Колесо – это механическое устройство круглой формы, которое посредством вращения вокруг оси заменяет движение за счет скольжения на движение за счет качения.

Колесо состоит из следующих частей: протектор, шина, основание, ступица и вращательный механизм.

ПРОТЕКТОР
Протектор – это внешняя поверхность колеса, т.е. та его часть, которая находится в непосредственном соприкосновении с землей. Он может быть гладким или на него может быть нанесен рельефный рисунок, улучшающий сцепление с землей.

ШИНА
Шина, или контактный слой, – это внешнее кольцо, которое изготавливается из разных материалов и определяет характеристики колеса.
Шину называют фиксированной, если она образует единое целое с основанием (за счет склеивания или механического соединения) или смонтированной, если она механически устанавливается на основание.

ОСНОВАНИЕ
Основание – это та часть колеса, которая соединяет шину со ступицей.
Основание может иметь разную форму и изготавливаться из различных материалов; оно может представлять собой единое целое или состоять из двух или более частей.

СТУПИЦА И ВРАЩАТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ
Ступица – это центральная часть колеса, непосредственно в которую вставляется ось или вращательный механизм, облегчающий вращение (шариковые подшипники, роликовые подшипники, подшипники скольжения, и т.д.).

В зависимости от конструкции колеса и материала, из которого изготовлена шина, можно выделить четыре группы колес: с шиной, полиуретановые, монолитные и пневматические.

---

Колеса с шиной (может быть изготовлена из стандартной резины, вулканизированной эластичной резины или термопластической резины)

Шина резинового колеса состоит из эластомера, изготовленного на основе натурального и/или синтетического каучука.
Каучук, который используется для изготовления промышленных колес, может быть подвергнут вулканизации или инжекторному формованию.
В первом случае к каучуку добавляются специальные минеральные компоненты и вулканизирующие реагенты, после чего он подвергается «вулканизации». В ходе этого процесса молекулярная структура каучука существенно изменяется: если в начале процесса это был вязкий, «тестообразный» материал, то в итоге получается упругий, жаростойкий материал, приобретающий и сохраняющий с течением времени форму шаблона, в котором происходила реакция. Полученное таким образом кольцо затем механически монтируется к основанию. Вулканизированный каучук обладает повышенной упругой устойчивостью по отношению к деформациям в широком диапазоне нагрузок по растяжению и сжатию.
Во втором случае каучук подвергается химическому синтезу. Полученный материал затем вводится в форму, в которой уже находится основание колеса. Инжекторная резина сохраняет свою плавкость также после формовки.

Физико-механические характеристики резины зависят от того, используется натуральный или искусственный каучук, каков тип и количество добавляемых минеральных компонентов, при каких условиях проводится вулканизация.
По своим упругим свойствам инжекторная резина обычно хуже, чем вулканизированная резина высшего качества, однако сравнима с вулканизированной резиной среднего и пониженного качества.

Далее приведены основные физико-механические параметры, от которых зависит качество резины (определение каждого параметра можно найти в стандартах, указанных сразу после соответствующего параметра):

Эти параметры не являются независимыми. Иначе говоря, изменение одного из них приводит к изменению и других параметров (в той или иной степени).
Легче всего это показать на примере твердости: как правило, при увеличении твердости ухудшаются упругие свойства (ударная вязкость, удлинение при разрыве, остаточная деформация сжатия) и
снижаются характеристики колеса в целом.

Напротив, такие параметры как прочность на раздирание и потери на истирание зависят, главным образом, от состава вулканизированной резины и в меньшей степени от твердости.

---

Полиуретановые колеса (могут изготовляться из литого или термопластичного полиуретана)

Шина полиуретанового колеса состоит из эластомера, получаемого исключительно из синтетических сырьевых материалов.
Полиуретаны – это химические соединения, получаемые в результате реакции полимеризации, которая инициируется смешиванием двух компонентов, относящихся к разным группам соединений (ди-изоцианаты и полиспирты). Предварительно эти компоненты нагреваются до температуры, при которой они находятся в жидком состоянии с относительно низкой вязкостью. Как правило, полиуретаны не содержат каких-либо дополнительных минеральных компонентов. Реакционная смесь наливается или впрыскивается в разогретую форму, в которой находится металлическое или пластмассовое основание колеса. Благодаря высокой температуре формы и основания еще до завершения реакции полимеризации образуются химические связи между полиуретаном и адгезивами, которые могут находиться на поверхности основания колеса.
Поскольку спектр возможных используемых химических соединений весьма широк, можно синтезировать эластомеры очень разного состава. Нет ничего странного в том, что соединения с разной стехиометрией (так называемой «рецептурой») имеют сходство по ряду физико-химических характеристик, но вместе с тем может наблюдаться и значительное отличие используемых изделий по их эксплуатационным качествам.
Как правило, полученный литьем полиуретан не подлежит повторной плавке, обладает хорошими упругими характеристиками и средними-высокими показателями твердости и механической прочности при сжатии и растяжении.
Впрыснутый полиуретан остается плавким и после формования; как правило, по сравнению с литым полиуретаном он обладает низкими упругими характеристиками, но высокой твердостью.

Ниже приведены основные физико-механические характеристики полиуретана (определение каждой характеристики можно найти в стандартах, указанных сразу после соответствующего параметра):

---

Монолитные колеса

В монолитных колесах основание и шина изготавливаются из одного и того же материала. Физико-механические характеристики колеса зависят от используемого материала.
К материалам, которые чаще других используются для изготовления колес этого типа, относятся машинный чугун и термопластические материалы.

---

Пневматические колеса

Шина пневматического колеса состоит из резинового покрытия со слоеным кордом и внутренней воздушной камеры, которая монтируются на основание. Для более эффективного сцепления колеса с грунтом протектор может быть сделан рельефным или рифленым.