Подбор колеса

1. Введение

Колеса и колесные опоры используются в различных областях промышленности. Каждое применение подразумевает специфический режим эксплуатации.

• частное применение (колеса для кресел, кроватей, тумбочек и т.д.)
• общего пользования (покупательские тележки, офисные кресла, больничные кровати и тележки и многое другое)
• промышленного назначения (транспортное оборудование)
• При выборе колес и колесных опор следует учитывать множество факторов, такие как: величина и свойства нагрузки, характеристики и состояние пола, окружающая среда, маневренность и др. Если выбор был сделан неверно, то это может привести к травме людей, порче материалов и оборудования. Вот некоторые примеры неправильного использования:
• превышение допустимой нагрузки
• использование колес не соответствующих поверхности пола
• использование колесных опор с приведенными в действие тормозными системами
• воздействие грубых динамических нагрузок
• превышение температурного режима
• превышение скорости 4 км/ч
• попадание инородных предметов в обод колеса

Ответственность за правильность выбора колес и колесных опор несет покупатель, поэтому рекомендуем соблюдать правила, которые перечислены ниже.

Выбор колесной опоры можно разделить на 4 этапа:

• определить тип колеса, соответствующий поверхности пола и особенностям окружающей среды (низкие и высокие температуры, агрессивные среды, повышенная влажность, воздействие грязи и т.д.)
• вычислить нагрузку на всё изделие и на одну колесную опору
• подобрать тип крепления или креплений необходимый в данном случае
• проверить конструкцию оборудования на предмет правильности крепежа к нему колес или колесных опор: крепость их соединения, положение в пространстве осей колес и колесных опор.

2. Техническая информация

Общая высота: Высота колесной опоры от пола до верха крепежной площадки.
Смещение: Расстояние в горизонтальном направлении от оси поворотного узла до оси колеса. Оно позволяет уменьшить усилие, необходимое для поворота вилки, и способствует, при его правильном выборе, легкому управлению объектом и стабильности его прямолинейного движения.
Радиус разворота: Горизонтальное расстояние между вертикальной осью поворотного узла и внешней границей колеса. Эта величина характеризует минимальное расстояние на котором колесная опора может развернуться на 360°.
Динамическая нагрузка: Нагрузка которую выдерживает колесо или колесная опора при постоянной скорости не более 4 км/ч.
Статическая нагрузка: Максимальная нагрузка, которая может быть приложена к неподвижному колесу, не вызывая при этом необратимых деформаций.
Ударная нагрузка: Предельно допустимая вертикальная ударная нагрузка, которую может выдержать колесная опора.

3. Типы подшипников и расчет нагрузки

Большое влияние на ходовые характеристики колес оказывают подшипники. В разных случаях используются различные подшипники. Кроме трех основных типов, мы можем предложить специальные варианты для особых случаев.

Подшипник скольжения. Самый простой и дешевый вид подшипников. Они не бояться ударных нагрузок, устойчивы к коррозии и не требуют ухода. Используются в аппаратной серии колесных опор, в жаростойких колесах из полиамида, чугуна и фенола, а также в колесах транспортного оборудования. В чугунных колесах подшипники скольжения оснащены смазочным ниппелем и нуждаются в систематической смазке.

Роликовый подшипник. Широко применяются в колесных опорах транспортной серии. Подшипник состоит из стальных стержней, закрепленных в пластиковой обойме и смазанных долговечной смазкой. Возможна поставка роликовых (игольчатых) подшипников из нержавеющей стали.

Прецизионный шариковый подшипник. Состоит из закаленных шариков, удерживаемых сепаратором. Подобные однорядные шарикоподшипники отвечают самым высоким требованиям в отношении грузоподъемности и ходовых характеристик. Наиболее широко используются в большегрузной серии колесных опор, а также в аппаратной серии колес больших диаметров. Ступицы колес оснащаются двумя шарикоподшипниками, удерживаемые внутренней втулкой на фиксированном расстоянии. Колесные опоры для медицинской мебели диаметрами до 125 мм. имеют один центральный шарикоподшипник.

Расчет нагрузки на одну колесную опору

Одним из самых важных факторов, которое необходимо учитывать при выборе колес, является нагрузка. Мы указываем в характеристиках на наши колеса максимальные нагрузки при условии их перемещения по ровной поверхности пола (препятствия в виде порогов, канавок не более 5% от диаметра колеса) при скорости не более 4 км/ч и температурах окружающей среды указанных для каждого типа колесной опоры. При отклонении от этих условий грузоподъемность колесной опоры снижается.

При идеальных условиях эксплуатации нагрузка равномерно распределяется на все колеса конструкции, но в реальных условиях неровности поверхности приводят к “подвешиванию” одного из колес. Поэтому нагрузка рассчитывается исходя из количества колес в конструкции минус одно по следующей формуле:

где:
X – искомая грузоподъемность колеса
M – максимальная масса груза
m – масса конструкции
n – число колес

4. Устойчивость к химическому воздействию и температурный режим

Данные этой таблицы служат только в качестве ориентира, т.к. на колесо оказывает влияние множество факторов таких как: концентрация химической смеси, продолжительность воздействия, влажность воздуха, температура при которой происходит воздействие и др. По данным этой таблицы можно сделать вывод о предпочтительном (или нежелательном) использовании тех или иных колес в агрессивных средах.

**** - отлично
***   - хорошо
**     - нормально
*       - плохо

Температурный режим

Область применения колес фирмы от -40°С в морозильных камерах для шоковой заморозки пельменей до +300°С в хлебных печах. При низких температурах (как и при высоких) могут работать не все колеса.

Стандартный рабочий диапазон температур от –20°С до +50°С. При более низких температурах колеса приобретают жесткость, хрупкость и грузоподъемность резко снижается. Мы рекомендуем в каждом конкретном случае связываться с нашими специалистами – они обязательно помогут Вам и подберут наилучший вариант.

У нас есть различные колеса для работы при высоких температурах. Мы предлагаем полиамид армированный стекловолокном с рабочей температурой от -40°С до +130°С (кратковременно до +170°С). Он находят широкое применение в пищевой промышленности в мясоперерабатывающих цехах и коптильнях. Также у нас широкий выбор чугунных и фенольных колес с рабочей температур до +300°С. В зависимости от поверхности пола и нагрузки мы можем предложить любой из этих вариантов.

5. Физические свойства колес

Стартовое усилие – сила необходимая для приведения колеса в движение. Величина этой силы зависит от нагрузки, диаметра колеса, материала и формы рабочей поверхности, смещения поворотного ролика, типа и размера подшипника, а также от поверхности, по которой движется колесо. Сопротивлением качению называют силу, необходимую для поддержания равномерного прямолинейного движения.

Минимальным сопротивлением обладают колеса большого диаметра с шариковым подшипником, немного хуже с роликовым и самым большим – со втулкой скольжения в оси колеса. Одним из наиболее важных факторов является выбор типа колес. Мы подробно рассмотрим деление колес на различные типы в зависимости от материала шинки (контактного слоя). Основные материалы используемые для этого:

• термопластичная резина
• твердая (стандартная) резина
• пневматика
• полипропилен
• полиамид
• полиуретан
• чугун
• фенол

Ниже приводится таблица различных физических свойств колес в зависимости от материала шинки (контактного слоя):

**** - отлично
***   - хорошо
**     - нормально
*       - плохо

6. Варианты установки и буксировка

Количество, взаимное расположение, а также тип колесных опор (поворотные, неповоротные или поворотные с тормозом) в значительной степени влияют на управляемость и маневренность конструкции. Мы предлагаем следующее расположение колесных опор на оборудовании.

Три поворотные колесные опоры.
Хорошая управляемость в условиях ограниченного пространства, низкая устойчивость. Применимо для небольших нагрузок.

Две поворотные и две неповоротные колесные опоры.
Наиболее предпочтительный и распространенный вариант установки колес. Хорошая маневренность и отличная устойчивость.

Четыре неповоротные колесные опоры.
Идеальная курсовая устойчивость при движении по прямой.

Две поворотные и две неповоротные колесные опоры большего диаметра.
Неповоротные колесные опоры имеют более высокое расположение. Хорошая маневренность, но плохой баланс.

Четыре поворотные колесные поры.
Отличная маневренность по всем направлениям, но низкая устойчивость при движении по прямой на большие расстояния.

Четыре поворотные и две неповоротные колесные опоры.
Очень хорошая маневренность и устойчивость при движении по прямой. Применяется при больших нагрузках или на длинных платформах.

Буксировка

Когда нагрузка слишком большая можно использовать вспомогательную моторизированную технику для передвижения на небольшие расстояния. Например, несколько тележек сцепленных вместе буксируются специальной машиной в аэропортах. Колеса предназначены для буксировки внутри помещений или на улице, на хороших или плохих полах. На улицах рекомендуется применять колеса больших диаметров с шинкой из полиуретана. При подобном перемещении рекомендуется применять тележки с четырьмя колесами: два из которых поворотные, а два неповоротные. Крепеж осуществляется согласно схемы на рисунке. Тележки, перемещаемые путем буксировки, рекомендуется нагружать равномерно по всей длине. Во избежание поломок во время движения необходим постоянный уход за колесами: смазывание поворотного узла и колеса (кронштейны и колеса тяжелых серий оснащены специальными смазочными ниппелями), нужно следить, чтобы крепежные площадки кронштейнов были туго и строго горизонтально прикреплены к тележкам, а также следить за истиранием контактного слоя колес.

7. Тесты готовой продукции

Перед тем как предложить готовую продукцию Вам заводы многократно тестирует колеса и колесные опоры. Стандартный цикл тестов включает в себя:

• статический тест
• динамический тест
• тест на ударопрочность
• тест на коррозию во влажной среде
• температурный (для жаростойких колес)

Легкие серии проходят следующий цикл тестов:

1. статический тест – колесные опоры в течение двух дней находятся под нагрузкой, пре-вышающей указанную в каталоге в два раза.
2. динамический тест – проходит на круглом вращающемся столе с небольшими препятствиями при максимально допустимой нагрузке на колесную опору не менее 6 часов. В последствии полученные данные записываются в каталог.
3. тест на ударопрочность – колесная опора должна выдерживать четверть от максимального груза (указанного в каталоге), брошенного с высоты двух метров.

Тесты серии средней грузоподъемности:

1. статический тест - колесные опоры в течение одного часа находятся под нагрузкой, превышающей указанную в каталоге в два раза.
2. динамический тест - проходит на круглом вращающемся столе с небольшими препятствиями при максимально допустимой нагрузке на колесную опору и скорости 4 км/ч не менее 6 часов. В последствии полученные данные записываются в каталог.

Тесты колесных опор большегрузной серии:

1. статический тест - колесные опоры в течение одного часа находятся под нагрузкой, превышающей указанную в каталоге в три раза.
2. динамический тест – проходит на улице при скорости до 16 км/ч с максимальной нагрузкой и небольшими препятствиями в течение трех часов.

8. Система кодов и условные обозначения

Буквенный код колеса:

Тип тормоза:

F04 - стальная или пластиковая педали тормоза, фиксирующая только поворот колеса и не фиксирующая поворотный узел
F18 - позадиидущая стальная или пластиковая педаль тормоза, фиксирующая поворот колеса и поворотный узел
F09 - усиленный впередиидущий тормоз полной фиксации

Условные обозначения:

диаметр колеса

ширина шинки колеса

диаметр внутреннего отверстия

ширина ступицы колеса

высота колесной опоры

диаметр крепежного отверстия

смещение поворотного узла

диаметр болта или штыря

высота болта или штыря

радиус разворота колесной опоры

размер крепежной площадки

расстояние между центрами крепежной площадки

диаметр крепежного отверстия

грузоподъемность

Серии кронштейнов:

Легкие серии: 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2100, 2600, 2700, 2800.
Диаметр колеса: 28-200 мм; грузоподъемность: 14-130 кг.

Серии средней грузоподъемности: 3200, 3300, 3800.
Диаметр колеса: 80-260 мм; грузоподъемность: 60-350 кг.

Большегрузная серия: 4100, 4300, 4600, 5100, 5600, 5700, 6700.
Диаметр колеса: 55-380 мм; грузоподъемность: 90-3600 кг.

Подпружиненные кронштейны: AD4300, AY4300, AY5100, AD6700, AY6700
Диаметр колеса: 100-300 мм; грузоподъемность: 160-3600 кг.

Кронштейны из нержавеющей стали: 3400, 3500, 3600.
Диаметр колеса: 80-200 мм; грузоподъемность: 50-800 кг.

Колеса: Диаметр: 28-500 мм; грузоподъемность: 14-1900 кг.