Pevnosť uhlíkového vlákna

[turnigy]

Ahojte,
snažím sa vypočítať, akú hrúbku má mať uhlíková bandáž na rotore motora - aby neuleteli magnety. Neviem, aké zvoliť maximálne zaťaženie v ťahu. Uhlíkový roving mám tento https://www.swiss-composite.ch/pdf/t-Te ... nblatt.pdf
Pevnosť v ťahu je udávaná 4300MPa. Aké skutočné zaťaženie je bezpečné zvoliť? Nie som strojár, takže mi tie materiálové listy príliš nehovoria. Podľa mojich (primitívnych ) výpočtov mi to vychádza pri hrúbke 0,5mm okolo 200MPa, keby som sa spoliehal iba na bandáž.

Skúsil som to nasimulovať vo fusion360, tam to vychádza ešte menej, okolo 140MPa. Ja si myslím, že by to mohlo vydržať, ale rád by som si vypočul radu od nejakého strojára.

Inak vláko bude orientované po dĺžke, takže s tým by problém byť nemal. Vďaka za rady.

[Permonik]

Teď se k Fusionu nedostanu, tak nevim zda tam jsou vlakna.

Jakým směrem jsou ty uhlikové vlákna orientována?

Ten obrázek je nic neřikajíci, zaleží na okrajových podmínkách......

Osobně si myslim, že to je vol**ina. Když se v potaz vezme ekonomická stránka věci.

[Cjuz]

Problém nebude pevnost uhlíku ale jeho zpracování.
Viděl jsem video kde dělali závodní lodě a ten uhlík byl na velikých bubnech aby se nepolámal.
Odvinovali a kladli ho tam jak v bavlnce.

[turnigy]

Podľa toho čo som našiel na internete fusion nevie simulovať vlákna, jediný podobný materiál som našiel "carbon fiber reinforced plastic", s tým, že som upravil mechanické parametre podľa toho vlákna čo mám. Myslíš že to niečo zmení? Nepotrebujem vedieť o koľko sa to natiahne a podobné veci, ide mi čisto o to, aby som neprekročil pevnosť toho vlákna. Robil som to ako statickú analýzu, nastavil som uhlovú rýchlosť ktorá odpovedá 6000ot/min.

Ako to myslíš, že to je volovina? Simulovať to, alebo ten nápad s bandážou s uhlíkového vlákna? Lebo to je celkom bežná prax pri vysokootáčkových motoroch s magnetmi na povrchu. Používajú sa na to rôzne materiály - kevlar, uhlík, sklo, nerez, niekde som videl aj titán.

Inak ten uhlík je iba na poistenie - lepidlo, ktoré som použil drží tak dobre, že dokáže strhnúť povlak z magnetu.

[Permonik]

U uhlíkových vláken je problém směru orientace. V ose vlákna je pevnost 4300MPa, ale při střihu je pevnost 4,3MPa (převažně obecný udáj), takže pevnost tak papíru.

Proto se vlákna orientuji vůči sobě pod uhlém. Většinou kolmém 90°, případně 60°.

No vol***** proto, že když se ptáš na detaily vypočtu uhlikového vlákna, tak předpokladám, že s tím běžně neděláš a pak zjistiš jaka je to piplačka oproti jiným materiálům.

V principu to má v jedno rovině pevnost teměř nezničitelnou, kterou nevyužiješ a v ostatnich směrem je spíše podřadný matirál v poměru k ceně.

Těžko se radí, když nevím jak velké to máš.

Zde: Robil som to ako statickú analýzu, nastavil som uhlovú rýchlosť ktorá odpovedá 6000ot/min.

Při statické analýze těžko spočitáš otáčky nebo úhlovou rychlost.

Dodatek ty vlakná budou ohnuta do zatačky a to negativní jev pro vlákna.

[turnigy]

Rozumiem správne aspoň tomu, že pri takejto bandáži budú tie vlákna namáhané iba na ťah? Za predpokladu, že pri omotávaní tie vlákna nebudú pod uhlom?

Inak k tej simulácií: pod statickou simuláciou je možnosť angular global load - podľa hmotností objektov a zadanej uhlovej rýchlosti to vypočíta odstredivé sily, a tie následne priradí objektom - takže tie sily sú statické. Ale fusion mám dokopy 2 dni, snažím sa v tom trochu naučiť robiť, takže možno je takáto simulácia úplná hlúposť.

Ten rotor vyzerá takto, priemer 140, dĺžka 125

[dvoracek.a]

jestli jsem to pochopil dobře tak ten rotor chceš vlastně svázat aby ty magnety neulítali
s uhlíkovým vláknem trochu bastlím(ale sem samouk) dělal sem carbonové disky na minikáru
a vlastnost toho jednoho pramenu před prosicením pryskyřicí je
že dokud není našponovaná tak jde v prstech rozdrolit , jakmile jí chceš ale přetrhnout jako celek tak se jednotlivé vlákna jakoby smrsknou k sobě a nejde to přetrhnout
akorát se o to člověk řízne
ale ručně ůhledně to namotat na ten rotor to bude boj,
viděl sem video kde namotávali vlákno na tlakovou lahev a tam bylo ještě nějaké šponování pak prosicování pryskyřicí a nakonec ukládací hlava která to vlákno ukládala pod ruznýma ůhlama a vznikla taková mříž

ono totiž když je vytvrzená jednosměrná tkanina tak po délce nejde přetrhnout , ale jednotlivá vlákna přes normálně roztrhneš od sebe jak nic, proto se musí ty vlákna dávat ve více vrstvách a ty vrstvy trochu křížit
další věc je pak vybrat vhodnou pryskyřici, obyč epoxidová má teplotní odolnost cca do 80stupňů ale existuje i s větší teplotní odolností ta je ale celkem hustá
ne úplně dobře se sní dělalo a musí se po vytvrzení ještě temperovat
(co si matně pamatuju asi na 90 cca 6 hodin ,tkaniny i pryskyřice sem bral od havlacomposites tam maj i technický listy a i člověka kterej poradí)

[turnigy]

Od havla som bral vlákno aj živicu, po laminovaní sa musí vytvrdiť pri 90-100°C, 2-3 hodiny. Potom je tepelná odolnosť 160°C. Motať to chcem v sústruhu, skúsim vymyslieť nejaký prípravok, ktorý bude ukladať vlákna vedľa seba, krížiť ich nechcem, keďže jediná sila ktorá na ne bude pôsobiť je odstredivá. Samozrejme bude treba vymyslieť aj šponovanie, musí to mať nejaké predpätie. Tak snáď bude tá 0,5mm vrstva stačiť.

[dvoracek.a]

no jestli to vydrží neumím posoudit
ale bez alespoň malého křížení bych se bál
myslím si že časem se to rozpadne na jednotlivé kroužky
ale to je jen můj pocit

[packa]

vzal bych dvě desky třeba z pom-c udělal na nich náběhy a stáhnul je k sobě dvěma šrouby přez pružiny , ve spodní bude drážka třeba 5mm hluboká a šířka podle vlákna , na horní zas výstupek tak aby tím šlo vlákno brzdit. to celé upneš do nožovky a nastavíš potřebné stoupání. . co se u nás dělaly dřív rotory s magnety tak se bandážovalo skelným vláknem . Důležitý bylo na magnety nejdříve nanést vrstvičku pryskiřice a pak se bandážovalo a hned zatíralo - jelo se štětcem hned za pokládaným vláknem .
pak se ještě trochu pryskiřice přidalo - vše za stálého točení rotorem .

[Cjuz]

Aby to stálo za to tak ideálně vakuovat.
Těžko se to bude celé ponořovat do pryskyřice, ale rozhodně je nutné to po namotání prosysceného vlákna vakuově přitáhnout na ty magnety.
Takže nachystat nějaký rukávec optimálního průměru a minimálně vysavač, lépe vakuovačku.

Bez toho to bude místy odlepené od magnetů, vzniknou tam bublinky, místa kde je jen pryskyřice.

[packa]

tohle se určitě nevakuuje , to vlákno boříš do pryskiřice a řádně utahuješ a zvrchu dodáváš průběžně další pryskyřici . asi bych to i prohřál horkovzduškou v tom soustruhu . pak vypéct .

[dvoracek.a]

no v tom videu to nevakuovali , ten roving prositily před pokládkou a namotávali už prosycené, a pak to ještě zamotali jakoby izolepou(nebo možná něco jako štěpařská páska) někde sem četl že existují pásky které se teplem smršťují (něco jako elektrikářská bužírka)
už sem našel akorát tam není to prosycování tou pryskyřicí ale to byla taková vanička kterou to pocházelo ještě před tím ukládacím zařízením
https://youtu.be/1A3vaJaNDLY
https://youtu.be/0sET6cQcciM

[prochaska]

Dělá se to vedením vlákna přes válcovou železnou kladku, která se brodí v pryskyřici. Pro tenhle účel navíjíš kolmo k ose, tlakové nádoby pod úhlem 63 stupňů od osy. Výpočet pevnosti je jednoduchý, vezmeš pevnost jednoho vlákna a vynásobíš počtem závitů Celkovou sílu kterou působí ty magnety si přepočítáš na tlak (záporný tlak na povrch rotoru) a pak máš na metr délky rotoru namáhání na tah těch vláken = průměr * tlak / 2 (všechno v SI). Vakuovat je zbytečné, necháš to zatvrdnout v té bandáži izolepou nebo čím.

[turnigy]

Vďaka, tak nejako som to počítal, len som si nebol istý, či je to správny postup. Hmotnosť magnetov je 1kg, z toho vychádza pri rádiuse 70mm a 6000ot/min odstredivá sila 28kN. Plášť bude mať hrúbku 0,5mm a dĺžku 125mm, takže jeho prierez bude 62,5mm2. Z toho mi vychádza namáhanie na 1mm2 = ( 28/2 ) / 62,5 = 224N/mm2, čo je 224MPa.