Оценка прочностных характеристик полимерных материалов для изготовления элементов персонального электротранспорта

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.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

Применение вибродиагностики при создании элементов персонального электротранспорта

The study of vibration loading of the main elements of personal electric vehicles and the search for ways to reduce vibration characteristics was conducted. The issues of measuring vibration arising on a bicycle, which is driven by human muscle power and an electric drive, are considered. Measurements of vibration acceleration and frequency spectra in a certain area of motion were carried out using the “Octave-101VM” spectrum analyzer in three stages. At the first stage, the electric bike was driven by a pedal drive, at the second – by an electric drive, at the third – the pedals and the electric drive worked in parallel. As a result of the tests carried out, it was found that the greatest vibration occurred in the “Motor” mode during the use of an electric bicycle, the least vibration occurred when driving with the electric motor turned off. It was found that the electric drive increases the vibration level (at the same time, the electric bike does not exceed the maximum permissible values of vibration levels on all axes). In order to reduce the vibration arising from the electric motor on a personal electric vehicle, a 3D computer model has been developed and an airless wheel mover has been manufactured using this model on a 3D printer (a wheel for an electric scooter with internal damping has been manufactured). Bench tests have shown that the developed wheel, in comparison with a pneumatic tire, has a smaller (up to 45 %) contact spot. The results obtained can be used in the development of competitive products, in particular personal electric vehicles.Проведено исследование вибронагруженности основных элементов персональных электрических транспортных средств и поиск путей снижения вибрационных характеристик. Рассмотрены вопросы измерения вибрации, возникающей на велосипеде, который приводится в движение мускульной силой человека и электроприводом. Измерения виброускорения и частотных спектров на определенном участке движения осуществлялись с помощью анализатора спектра «Октава-101ВМ» в три этапа. На первом этапе электровелосипед приводился в движение с помощью педального привода, на втором – электроприводом, на третьем – педали и электропривод работали параллельно. В результате проведенных испытаний установлено, что наибольшая вибрация происходила в режиме «Мотор» в процессе использования электровелосипеда, наименьшая вибрация – при езде с выключенным электродвигателем. Обнаружено, что электропривод увеличивает уровень вибрации (при этом у электровелосипеда по всем осям не происходит превышения предельно допустимых значений уровней вибраций). С целью уменьшения возникающей от электродвигателя вибрации на персональном электротранспорте разработана компьютерная 3D-модель и изготовлен по данной модели на 3D-принтере безвоздушный колесный движитель (колесо для электросамоката с внутренним демпфированием). Стендовые испытания показали, что разработанное колесо в сравнении с пневматической шиной имеет меньшее (до 45 %) пятно контакта. Полученные результаты можно использовать при разработке конкурентоспособной продукции, в частности персонального электротранспорта