vestiftИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series1561-83582524-244XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8358-2023-68-1-24-31vestift-778Research ArticleМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, МЕТАЛЛУРГИЯMATERIALS SCIENCES AND ENGINEERING, METALLURGYОценка прочностных характеристик полимерных материалов для изготовления элементов персонального электротранспортаEvaluation of the strength characteristics of polymer materials for the manufacture of personal electric vehicle elementsЯнкевичС. Н.YankevichS. N.

Янкевич Степан Николаевич – заместитель генерального директора по инновационной деятельности

ул. Ф. Скорины, 52, 220141, Минск

Stsiapan N. Yankevich – Deputy Director General for Innovation

52, F. Skorinа Str., 220141, Minsk

nio@optron.byХрольИ. Н.KhrolI. N.

Хроль Игорь Николаевич – начальник научно-исследовательского отдела

ул. Ф. Скорины, 52, 220141, Минск

Igor N. Khrol – Head of the Scientific Department

52, F. Skorinа Str., 220141, Minsk

igor_aspirant_fmm@mail.ruКалиновскийН. А.KalinovskijN. A.

Калиновский Никита Александрович – младший научный сотрудник

ул. Ф. Скорины, 52, 220141, Минск

Nikita A. Kalinovskij – Junior Researcher

52, F. Skorinа Str., 220141, Minsk

kirillf57@gmail.comПриборостроительный завод «Оптрон»JSC “Instrument-Making Plant Optron”2023010420236812431Copyright © Янкевич С.Н., Хроль И.Н., Калиновский Н.А., 20232023Янкевич С.Н., Хроль И.Н., Калиновский Н.А.Yankevich S.N., Khrol I.N., Kalinovskij N.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestift.belnauka.by/jour/article/view/778

Изучены свойства материалов для безвоздушного колесного движителя транспортных средств, в том числе электрических. Выполнено экспериментальное обоснование выбора типа полимерных матриц и составов армирующих наполнителей для изготовления безвоздушного колесного движителя электротранспортных средств. Для проведения испытаний базовой эпоксидной матрицы часть образцов без добавления армирующих волокон отверждалась при комнатной температуре (L-285H), а остальные (L-285G) – при нагреве до 60 °С. В целях улучшения прочностных характеристик эпоксидной матрицы L-285G проводили армирование стеклоровингом ЕС16 1600Т-16(400). Матрицей для выполнения образцов на базе литьевых полиуретанов был выбран Smooth-Cast 300 Series. Из базового полиуретана изготовлены образцы при различных условиях: при атмосферном отвержении (SC), под вакуумом –81,1 кПа (SC-0.8) и при отверждении с наложением вибрации (SCV). Проведены сравнительные испытания, которые показали отличия механических свойств базовых матриц на базе эпоксидных смол и литьевых полиуретанов, в частности относительное удлинение образцов из литьевого полиуретана более чем в 2 раза. Установлено, что в качестве демпфирующих элементов наиболее рационально применение литьевого полиуретана, а материала изготовления спиц-демпферов – композита SCV-S-20. Изготовление изделий из полученного композита целесообразно проводить при наложении на форму вибраций и с предварительным вакуумированием при вакууме 81,1 кПа компонентов полиуретановой матрицы, что позволяет снизить количество внутренних дефектов в виде раковин. Вакуумирование изделия при полимеризации не дает значимого эффекта ввиду наличия в базовой матрице комплекта специализированных деаэрационных присадок, поэтому предложено проводить его при постоянном контроле, так как превышение вакуума в пределах от 81,1 до 91,2 кПа влечет разложение отдельных компонентов матрицы с образованием пены.

The properties of materials for airless wheel propulsion of vehicles, including electric ones, have been studied. The experimental substantiation of the choice of the type of polymer matrices and compositions of reinforcing fillers for the manufacture of an airless wheel mover of electric vehicles has been carried out. To test the basic epoxy matrix, part of the samples without the addition of reinforcing fibers was cured at room temperature (L-285H), and the rest (L-285G) – when heated to 60 °C. In order to improve the strength characteristics of the epoxy matrix L-285G, glass reinforcement was carried out with EC16 1600T-16(400) glass reinforcement. The Smooth-Cast 300 Series was chosen as the matrix for performing samples based on injection-molded polyurethanes. Samples are made of base polyurethane under various conditions: at atmospheric rejection (SC), under vacuum 0.8 kPa (SC-0.8) and during vibration-induced curing (SCV). Comparative tests were carried out, which showed differences in the mechanical properties of the base matrices based on epoxy resins and injection-molded polyurethanes, in particular, the relative elongation of samples from injection-molded polyurethane by more than 2 times. It is established that the most rational use of injection-molded polyurethane is application as damping elements, and the material for manufacturing spokes dampers is composite SCV-S-20. It is advisable to manufacture products from the resulting composite when vibrations are applied to the mold and with preliminary vacuuming at a vacuum of 0.8 kPa of the components of the polyurethane matrix, which reduces the number of internal defects in the form of shells. Since vacuuming of the product during polymerization does not give a significant effect due to the presence of a set of specialized deaeration additives in the base matrix, it is proposed to carry it out under constant control, since exceeding the vacuum in the range from 0.8 to 0.9 kPa entails decomposition of individual matrix components with foam formation.

электрическое транспортное средствобезвоздушное колесо с внутренним демпфированиемкомпозиционные материалыполиуретанармирующие наполнителиelectric vehicleairless wheel with internal dampingcomposite materialspolyurethanereinforcing fillersReferencesЯнкевич, С. Н. Механические свойства композиционных материалов на основе полиуретанов = Мechanical properties of composite polyurethane-based materials / С. Н. Янкевич, А. Д. Гладинов // Металлургия: респ. межведомств. сб. науч. тр. / редкол.: И. А. Иванов (гл. ред.) [и др.]. – Минск: БНТУ, 2022. – Вып. 43. – С. 173–184.Yankevich S. N., Gladinov A. D. Mechanical properties of composite polyurethane-based materials. Metallurgiya: resp. mezhvedomst. sb. nauch. tr. [Metallurgy: Republican Interdepartmental Collection of Scientific Papers]. Minsk, Belarusian National Technical University, 2022, issue 43, pp. 173–184 (in Russian).Карташов, А. Б. Применение композиционных материалов в конструкции ходовой части городского автомобиля / А. Б. Карташов // Тр. НГТУ им. Р. Е. Алексеева. – 2010. – № 3. – С. 155–159.Kartashov A. B. The use of composite materials in the design of the chassis of a city car. Trudy NGTU im. R. E. Alekseeva = Transactions of Nizhni Novgorod State Technical University n.a. R.Y. Alexeev, 2010, no. 3, pp. 155–159 (in Russian).Структурные уровни разрушения эпоксидных композитных материалов при ударном нагружении / П. Д. Стухляк [и др.] // Физ. мезомеханика. – 2014. – Т. 17, № 2. – С. 65–83.Stukhlyak P. D., Buketov A. V., Panin S. V., Marushchak P. O., Moroz K. M., Poltaranin M. A., Vukherer T., et al. Structural levels of destruction of epoxy composite materials under shock loading. Fizicheskaya mezomekhanika [Physical Mesomechanics], 2014, vol. 17, no. 2, pp. 65–83 (in Russian).Research on non-pneumatic tire with gradient anti-tetrachiral structures / Wu Taoyu [et al.] // Mechanics of Advanced Materials and Structures. – 2021. – Vol. 28, № 22. – Р. 2351–2359. https://doi.org/10.1080/15376494.2020.1734888Taoyu Wu, Mingxuan Li, Xiaolei Zhu, Xiaofeng Lu. Research on non-pneumatic tire with gradient anti-tetrachiral structures. Mechanics of Advanced Materials and Structures, 2021, vol. 28, no. 22, pp. 2351–2359. https://doi.org/10.1080/15376494.2020.1734888Size matters – The shell lander concept for exploring medium-size airless bodies / C. D. Grimm [et al.] // Acta Astronautica. – 2020. – Vol. 173. – P. 91–110. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2020.02.002Grimm C. D., Witte L., Schröder S., Wickhusen K. Size matters – The shell lander concept for exploring medium-size airless bodies. Acta Astronautica, 2020, vol. 173, pp. 91–110. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2020.02.002Hryciów, Z. The Influence of Non-Pneumatic Tyre Structure on its Operational Properties / Z. Hryciów, J. Jackowski, M. Żmuda // Intern. J. Automotive Mech. Eng. – 2020. – Vol. 17, iss. 3. – P. 8168–8178. https://doi.org/10.15282/ijame.17.3.2020.10.0614Hryciów Z., Jackowski J., Żmuda M. The Influence of Non-Pneumatic Tyre Structure on its Operational Properties. International Journal of Automotive and Mechanical Engineering, 2020, vol. 17, iss. 3, pp. 8168–8178. https://doi.org/10.15282/ijame.17.3.2020.10.0614Considering the stress concentration of fiber surfaces in the prediction of the tensile strength of unidirectional carbon fiber-reinforced plastic composites / Go Yamamoto [et al.] // Composites. Part A: Applied Science and Manufacturing. – 2019. – Vol. 121. – P. 499–509. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2019.04.011Go Yamamoto, Miho Onodera, Keita Koizumi, Jun Watanabe, Haruki Okuda, Fumihiko Tanaka, Tomonaga Okabe. Considering the stress concentration of fiber surfaces in the prediction of the tensile strength of unidirectional carbon fiber-reinforced plastic composites. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2019, vol. 121, pp. 499–509. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2019.04.011

The authors declare that there are no conflicts of interest present.