Abstract

Podczas projektowania innowacyjnego zawieszenia, które pozwoliłoby uzyskać przewagę nad konkurencyjnymi bolidami Formuły Student, postawiono warunek, aby jak najbardziej zmniejszyć masę elementów. Używane do tej pory rurki wykonane ze stali S235 o średnicy zewnętrznej 12 mm i grubości 2 mm oraz w miejscach bardziej obciążonych o średnicy zewnętrznej 14 mm i grubości 2 mm cechowały się znaczną masą. Ich głównym zadaniem jest połączenie ramy bolidu ze zwrotnicą (rys. 1 i rys. 2). Po porównaniu własności wytrzymałościowych rurki stalowe postanowiono zastąpić kompozytowymi rurkami z włókna węglowego. Wiele zespołów, mających już wieloletnie doświadczenie, zajmujących corocznie znaczące pozycje w zawodach Formuły Student zdecydowało, że takie rozwiązanie korzystnie wpływa na zachowanie się bolidu. W starym zawieszeniu końcówki wpustów zabezpieczano promieniową zawleczką, ale przy kompozycie takie rozwiązanie mogło nie być trwałe, więc zdecydowano się na połączenie klejone. Głównym problemem mogłoby być wykonanie promieniowego otworu w kompozycie, co nie tylko zmniejsza wytrzymałość samej rurki kompozytowej, ale podczas wiercenia lub powiercenia uszkadza poszczególne włókna, które są wcześniej nawijane w kolejnych warstwach na siebie. Próbki, a później gotowe elementy zawieszenia bolidu, wykonywane w ten sposób nie gwarantują powtarzalności, co za tym idzie, nie można jasno określić, czy dany element nie ulegnie uszkodzeniu bądź nawet zniszczeniu podczas wyścigu. Dlatego do połączenia elementów zawieszenia (metalowych insertów i rurek kompozytowych) zdecydowano się na połączenie klejone.Układ kinematyczny zawieszenia został zaprojektowany w taki sposób, że na wahacze działają w dużej mierze wyłącznie siły rozciągające i ściskające. Przekłada się to na powstawanie naprężeń ścinających w połączeniu rurka-wpust. W tym celu zaplanowano badanie rozciągania statycznego, które miało na celu sprawdzenie wytrzymałości na rozciąganie elementów zawieszenia (metalowych insertów i rurek kompozytowych) połączonych klejowo. Jest to ważniejsze tym bardziej, że w kartach technologicznych klejów z reguły podawana jest jedynie statyczna wytrzymałość połączeń (naprężenia normalne). Spośród wielu rodzajów kleju, które przeznaczone są do spajania kompozytów i metali wytypowano trzy, które uznano za umożliwiające uzyskanie najbardziej wytrzymałego połączenia klejonego. Kleje użyte do badania to: SCIGRIP SG5000-06, LOCTITE EA3423 i VIVTEK X705.06.B.

Authors (3)