În dezvoltarea echipamentelor mobile și a platformelor automate, volanul, ca componentă care îndeplinește simultan funcțiile de conducere și de direcție, afectează direct capacitatea de încărcare-, rezistența la uzură, adaptabilitatea la mediu și durata de viață generală prin selectarea materialelor. Diferite scenarii de aplicare au cerințe diferite pentru rezistența, caracteristicile de frecare, rezistența la coroziune și nivelul de greutate redus al volanelor. Prin urmare, în timpul procesului de proiectare și fabricație, materialele trebuie selectate științific pe baza condițiilor de funcționare pentru a obține un echilibru optim între performanță și cost.
Structura principală a unui volan constă în general dintr-un butuc, benzi de rulare, carcasă de rulmenți și conectori de direcție, fiecare componentă având propriul accent de selecție a materialului. Butucul, ca componentă centrală care poartă sarcina și puterea de transmisie, este adesea realizat din oțel aliat de-înaltă rezistență sau aliaj de-aluminiu de înaltă rezistență. Oțelul aliat are o rezistență excelentă la impact și rezistență la oboseală, făcându-l potrivit pentru vehicule industriale grele-și condiții de pornire frecventă-oprire; Aliajul de aluminiu, pe de altă parte, reduce semnificativ greutatea, asigurând în același timp o rezistență suficientă, ceea ce este benefic pentru îmbunătățirea eficienței energetice și a răspunsului dinamic și este utilizat pe scară largă în roboții de logistică ușoare și vehiculele de serviciu.
Banda de rulare este partea care contactează direct solul, iar materialul acesteia determină tracțiunea volanului, rezistența la uzură și performanța de amortizare. Materialele comune includ cauciucul natural, cauciucul sintetic (cum ar fi cauciucul neopren și cauciucul poliuretanic) și compozitele polimerice. Cauciucul natural are elasticitate și aderență bune, dar este predispus la îmbătrânire sub expunerea la ulei sau UV. Cauciucul sintetic, prin ajustări ale formulării, poate combina rezistența la ulei, rezistența la intemperii și rezistența la rupere, făcându-l potrivit pentru medii industriale complexe. Cauciucul poliuretanic excelează prin rezistență ridicată la uzură și duritate moderată, reducând semnificativ rezistența la rulare și prelungind durata de viață pe suprafețe netede și dure. Pentru scenariile care necesită anti-statică sau curățenie, materiale de umplutură conductoare sau polimeri cu-exudație scăzută pot fi adăugați la formula benzii de rulare pentru a îndeplini specificațiile operaționale specifice.
Carcasa rulmentului și legătura de direcție necesită materiale care accentuează rezistența la uzură, rezistența la coroziune și stabilitatea dimensională. De obicei, se utilizează oțel carbon-tratat termic sau oțel inoxidabil. Primul este rentabil-și are o rezistență suficientă pentru majoritatea condițiilor de operare, în timp ce cel de-al doilea menține o rezistență excelentă la coroziune în medii umede, acide, alcaline sau cu-spray salină ridicată, reducând rezistența la rotație și creșterea spațiului liber din cauza ruginii. În aplicațiile cu viteză mare-care necesită o inerție de rotație redusă, aliajele ușoare cu tratamente de întărire a suprafeței sunt adesea alese pentru a echilibra rezistența și performanța dinamică.
În medii speciale, materiale compozite și polimeri modificați sunt utilizați pentru a face butuci sau benzi de rulare a roților. De exemplu, compozitele armate cu fibră de carbon realizează o ușurință extremă, păstrând în același timp rezistența ridicată, făcându-le potrivite pentru AGV-uri de ultimă generație și platforme mobile de precizie. Materialele plastice de inginerie modificate, cu proprietățile lor auto-lubrifiante, reduse-zgomotului și rezistente la coroziune-chimică, sunt utilizate în camerele curate sau liniile de producție alimentară unde controlul zgomotului și al poluării sunt stricte.
Pe lângă proprietățile mecanice de bază, stabilitatea termică a materialului, rezistența la temperatură scăzută-și compatibilitatea cu mediile lubrifiante trebuie, de asemenea, evaluate cuprinzător în timpul selecției. De exemplu, în medii de depozitare la rece sau cu temperatură joasă-, ar trebui să se acorde prioritate formulărilor de cauciuc cu temperaturi mai scăzute de tranziție sticloasă și mai puțin fragilă la temperaturi scăzute. În medii de coacere cu temperatură înaltă-sau cu radiații de căldură, este necesar să se asigure că deformarea termică a butucului roții și a materialelor benzii de rulare este controlabilă pentru a preveni ca instabilitatea dimensională să afecteze precizia direcției.
În general, selecția materialelor principale pentru volanele este o artă inginerească care caută echilibrul optim între rezistență, greutate, rezistență la uzură, adaptabilitate la mediu și cost. Prin potrivirea corectă a materialelor și condițiilor de funcționare, nu numai că pot fi îmbunătățite fiabilitatea și durata de viață a volanului, dar eficiența energetică și performanța de manipulare a întregului vehicul pot fi, de asemenea, optimizate, oferind o garanție solidă pentru funcționarea stabilă a sistemelor mobile de automatizare în diverse medii complexe.
