Оценка прочностных характеристик полимерных материалов для изготовления элементов персонального электротранспорта

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.

1. Янкевич, 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.

2. 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.

3. Структурные уровни разрушения эпоксидных композитных материалов при ударном нагружении / П. Д. Стухляк [и др.] // Физ. мезомеханика. – 2014. – Т. 17, № 2. – С. 65–83.

4. 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/10.1080/15376494.2020.1734888

5. Size 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.2020.02.002

6. Hryciów, 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.17.3.2020.10.0614

7. Considering 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.2019.04.011