Компания UST Inc. постоянно совершенствует свои транспортно-инфраструктурные комплексы. Работы ведутся, в том числе, над созданием более надежных и долговечных узлов для подвижного состава комплексов uST — рельсовых беспилотников. Один из таких механизмов — опорные колеса. Белорусские инженеры провели анализ механических свойств состояния полиуретановых колес с использованием материалов УП «ФАМ» и vulkollan, чтобы выяснить, какой из них надежнее и долговечнее.
Полиуретановое колесо (УП «ФАМ») / © UST Inc.
Полиуретан — один из самых популярных материалов для изготовления колес. Его востребованность объясняется рядом ключевых преимуществ. В первую очередь это устойчивость к истиранию, порезам и механическим повреждениям, что делает материал подходящим вариантом для интенсивного использования.
Также полиуретан обладает более высокими амортизационными свойствами по сравнению со стальными колесами и обеспечивает надежное сцепление с различными покрытиями. В отличие от металлических колес, полиуретановые значительно снижают уровень шума при движении.
Ну и главное — полиуретан обладает высокой грузоподъемностью. Колеса из этого материала способны выдерживать значительные нагрузки без деформации. Они легче, дешевле и менее шумные по сравнению с металлическими.
Продукт УП «ФАМ» — это литьевой полиуретан, в отличие от резины более выносливый к атмосферным, температурным и силовым воздействиям, благодаря чему срок службы колес в несколько раз больше, чем у резино-металлических опорных частей.
Vulkollan выделяется своими исключительными показателями механической стойкостью и динамической несущей способностью близкой к стальными колесами. Поэтому он идеально подходит для применения при больших нагрузках и высоких скоростях во многих технических областях.
Тестирование колес с полиуретановым бандажом для определения механических свойств было проведено на универсальной испытательной машине Galdabini Quasar 250 на плоской опорной поверхности и радиусном имитаторе рельса шириной 70 миллиметров. Для нагрева и охлаждения колеса использовалась климатическая камера СМ-60/150 80 ТВХ.
Во время испытаний инженеры получили на миллиметровой бумаге отпечатки тестируемых образцов колес с бандажом vulkollan и бандажом УП «ФАМ» на плоской поверхности и радиусном имитаторе рельса.
Их анализ позволил определить величину смещения оси колеса относительно ненагружаемого положения. Также была установлена зависимость площади контакта колеса от нагрузки при различной температуре на плоской поверхности и радиусном имитаторе.
Испытания продемонстрировали: при равной нагрузке с повышением температуры полиуретан УП «ФАМ» имеет большую «текучесть», что увеличивает пятно контакта. У полиуретана vulkollan такой зависимости нет, а изменение температуры практически не влияет на изменение площади пятна контакта.
Преимущества полиуретана vulkollan:
● чрезвычайно высокая стойкость к механическим нагрузкам;
● высокая динамическая несущая способность;
● термостабильность – сохранение физико-механических свойств при изменении температуры;
● большое сопротивление к надрыву и образованию трещин;
● высокая устойчивость к растворителям, клеям, бензинам, маслам;
● удовлетворительная стойкость к действию УФ-излучения и озона;
● высокая износостойкость;
● высокая эластичность по отскоку.
Для УП «ФАМ» данные показатели немного снижены, о чем сказано выше.
Согласно данным полученных при определении смещения оси относительно не нагружаемого положения при изменении температуры, определено, что полиуретан (УП «ФАМ») соблюдает положительную линейную зависимость, а изменение температуры для полиуретана («Vulkollan») не оказывает существенного влияния на смещение оси.
Таким образом материал vulkollan менее зависим от температурных показателей, а это позволяет использовать его в более широком климатическом диапазоне.
Термомеханические исследования имеют важное значение для определения условий эксплуатации конструктивных элементов. Это позволяет увеличивать время между техническим обслуживанием и ремонтами, создавать более надежные узлы и агрегаты, а также уменьшать затраты на эксплуатацию транспортно-инфраструктурных комплексов компании.
