Применение композитных материалов для изготовления защит картера двигателя

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПРИМЕНЕНИЕ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗАЩИТ КАРТЕРА ДВИГАТЕЛЯ

Городов А.А. Научный руководитель: ст. преподаватель Загородний Н.А.

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова

Защита картера является одним из важнейших элементов автомобиля. Основная цель защиты не только обезопасить узлы и агрегаты автомобиля снизу от внешнего физического воздействия, но и обеспечения соответствия требованиям безопасности, так же она должна соответствовать множеству различных требований, как общих, так и специфических или же характерных для определенных условий эксплуатации автомобиля. Выбор материала, из которого изготавливается защита является одним из важных аспектов.

В подавляющем большинстве защиты изготавливаются из двух видов материалов. Металлические: сталь, нержавеющая сталь, алюминий, титан. Композитные материалы: стеклопластик, углепластик, кевлар, базальт.

Большое количество вариаций на основе этих материалов. Стоит отметить, что пыльники из пластмасс за частую которые устанавливаются заводом изготовителем автомобиля выполняют функцию влага-пылезащитную и ни как не предохраняют агрегаты автомобиля от физического воздействия.

Наибольшее распространение среди всех видов защит получили защиты из стали. Это обусловлено целым рядом различных факторов, этот материал хорошо зарекомендовал себя, в большинстве случаев он способен защитить картер и рядом расположенные элементы трансмиссии от внешнего физического воздействия.

В подавляющем большинстве такие защиты изготавливаются из 2х мм. стали или усиленный вариант защит из 3х мм., такие защиты, как правило, изготавливаются для внедорожников, увеличение толщины связано с массой автомобиля. Стоит отметить что большинство оригинальных защит для автомобилей изготавливается именно из стали, зачастую это связанно с их низкой стоимостью.

Плюсом защиты из стали является то что такие защиты хорошо выдерживают наезды не различные твердые и острые предметы не деформируя элементы кузова к которым прикреплена, легки в восстановлении за счет своей пластичности.

К минусам можно отнести то, что такие защиты сильно подвержены коррозии не смотря на любое защитное покрытие, средний срок службы такой защиты составляет 3-4 года, а масса таких защит составляет около 8-13 кг.

Алюминиевые защиты имеют целый ряд преимуществ и недостатков по сравнению с защитами из стали. В первую очередь это цена, она в 3-4 раза дороже стальной, это напрямую связано со стоимостью самого материала. Так как алюминий мягче стали такие защиты изготавливают толщиной от 5 мм., соответственно выигрыш в массе очень не значителен от 1 до 1,5 кг по сравнению со стальной.

В тоже время жесткость алюминия позволяет изготовить защиту большой площади из одного листа материала. Это удобно, когда защиту нужно быстро снять для доступа к двигателю и так же быстро установить а, так же алюминий не дает искры при контакте с препятствием (удары защиты об асфальт при прыжках) и не может стать причиной возгорания автомобиля.

Защиты из Нержавеющей стали, как правило, применяется для изготовления «видовых защит». Обрабатывать этот материал сложнее, чем обычную сталь, что естественно сказывается на стоимости изделия. В среднем такие защиты стоят в 2-3 раза дороже стальных.

Основными преимуществами являются: защищенность от коррозии, презентабельный внешний вид нержавеющей стали. Это актуально для автомобилей, на которых защита видна из-под бампера (в основном внедорожники).

Титановые защиты намного прочнее стали, обладает свойствами алюминия и при этом почти не подвержены окислению. Это практически идеальный материал для изготовления защиты, но стоимость делает его нерентабельным для использования в серийном производстве, поэтому титановые защиты изготавливаются в единичных экземплярах только на заказ.

Высокотехнологичные углепластики применяются в космической промышленности, при создании болидов Формулы 1, в производстве профессионального спортивного снаряжения. При нарушениях технологии защита будет ломаться, протираться, а при нагреве от двигателя смола может выделять токсичные вещества.

Технология изготовления композитной защиты предполагает использование нескольких слоев армирующего материала (стеклоткани, углеткани или кевлара) соединенных между собой с помощью смолы.

Требуемая для защиты картера жесткость достигается использованием 5 - 6 слоев. При соблюдении технологии производства композитные материалы обладают высокой прочностью.

Для примера, стоимость одного листа углеткани составляет около 30$ или (1842,6 руб.). При этом минимальная стоимость только материалов для изготовления достигает 10842,6 руб.

Кевлар сравним по прочности с углепластиком, но является еще более дорогостоящим материалом. Стоимость настоящей кевларовой защиты, изготовленной с соблюдением технологических требований, составляет несколько десятков тысяч рублей.

Таким образом, к плюсам защит из композитных материалов можно отнести хорошие прочностные характеристики при соблюдении технологии производства, отсутствие проблем с коррозией и возможность изготовить защиту сложной формы, повторяющей геометрию моторного пространства. Минусы - высокая цена (при соблюдении технологии) и более трудоемкий по сравнению со сталью ремонт. Также большую сложность составляет контроль соблюдения технологических требований, при производстве данных защит, что приводит к большому количеству брака, который не всегда легко определить при покупке.

Изделия из композитных материалов имеют, как правило, толщину 5 мм и обладают примерно тем же уровнем жесткости и прочности, что и стальные (стоит отметить, что сталь выигрывает у стеклопластика по пределу прочности, но уступает по показателю удельной прочности). Однако такие свойства характерны лишь для изделий из композитных материалов, в производстве которых используется ткань (сплетенные особым образом волокна стеклопластика, углепластика или параарамидного волокна), чаще всего для снижения себестоимости производственного процесса используют рубленное стекловолокно, в этом случае показатели прочности существенно ниже.

Стальная защита при ударе деформируется. Для стальных изделий из листа толщиной 2 мм это некритично, так как их легко можно выпрямить, для 3-х миллиметровой защиты это уже сложнее. Кроме того, для проведения данных манипуляций необходимо снимать защиту, а это достаточно трудоемкий процесс.

Изделия из композитных материалов упруги и не деформируются при стандартных ударах, такая защита пружинит, восстанавливая свою форму самостоятельно.

Как правило, стальная защита толщиной 2 мм весит 8-12 кг, в целом же вес стальной защиты может доходить до 15 кг. Композитные материалы позволяют создавать достаточно легкую защиту (до 4 кг), при этом меньший вес в данной группе изделий имеет защита из карбона, а больший - из стеклопластика.

Стальная защита под воздействием влаги подвергается коррозии, аналогичная проблема может наблюдаться у алюминиевой защиты в местах крепления, лишены ее лишь изделия из нержавеющей стали и дорогостоящего титана.

Композитные материалы не подвержены коррозии, прекрасно переносят как воздействия влаги, так и контакты с химическими реагентами.

Стальная защита, соприкасаясь с подрамником или другими деталями автомобиля, вибрирующими при работе двигателя, входит с ними в резонанс, что провоцирует появление посторонних звуков - гудения, дребезжания, стука. Это может происходить регулярно или лишь на определенных оборотах мотора.

Композитная защита не резонирует и не создает посторонних шумов.

Во многих случаях стальная защита уменьшает дорожный просвет, негативно влияя на проходимость автомобиля. Композитные защиты, как правило, не уменьшают клиренс. Защита картера уменьшает дорожный просвет примерно на 2 см

Если защита картера, будь она из стеклопластика или стали, подходит под данную модель автомобиля и имеет все необходимые вентиляционные отверстия, она не ухудшает условия работы двигателя. В противном случае играет существенную роль теплопроводность материалов, из которых сделана защита. Теплопроводность стали примерно в 4 раза меньше, чему алюминия, но все равно она лучше отводит тепло, чем композитные материалы, которые близки по свойствам к теплоизоляторам.

При расчете параметров безопасности производители предусматривают возможность двигателя уйти вниз при лобовом столкновении. Стальная защита может препятствовать движению двигателя, создавая опасность при столкновении. защита картер автомобиль композитный

Защита из композитных материалов при сильном ударе разрушается, и не препятствует движению двигателя вниз. Зато она может создать другую опасность - при допущении ошибок в технологии производства можно получить защиту из композитных материалов, способную выделять вредные химические соединения при нагревании.

Защиты картера из композитных материалов несмотря на свою стоимость имеют гораздо больше преимуществ по сравнению с другими аналогичными защитами из других материалов.

Список используемых источников

1. http://amastercar.ru/

2. http://ultracon-service.com.ua/uds2-73descr.shtml

3. http://impuls.moldline.net/

4. http://www.abata.ru/

5. http://www.ndt.net/

6. http://www.slideshare.net/

7. http://bashny.net/

8. http://johnsblogworld.blogspot.ru/

9. http://www.karter.ru/ 10. http://www.drive.ru/

Размещено на Allbest.ru