Lựa chọnbánh công nghiệpchỉ bằng cách chia trọng lượng thiết bị cho số bánh xe có thể tạo ra kết quả sai lệch. Vấn đề trở nên nghiêm trọng hơn khi máy mang tải lệch tâm, di chuyển trên các mặt sàn không bằng phẳng, sử dụng sáu hoặc tám bánh xe hoặc vận hành dưới tác động lặp đi lặp lại.
Nguyên tắc lựa chọn tải trọng 3 bánh cơ bản rất hữu ích để thiết lập điểm xuất phát, nhưng thiết bị thực tế hiếm khi hoạt động giống như một bệ cân bằng hoàn hảo.
Đối với các nhóm kỹ thuật thiết kế máy móc di động, xe đẩy, máy trạm, nền tảng AGV hoặc thiết bị hạng nặng, câu hỏi quan trọng hơn là:
Bánh xe chịu tải nặng nhất sẽ thực sự chịu tải bao nhiêu trong quá trình vận hành?
Hướng dẫn này tập trung vào câu hỏi đó. Thay vì lặp lại các tính toán tải trọng bánh xe cơ bản, nó kiểm tra tải lệch tâm, phân bổ tải trọng nhiều bánh xe, chuyển động động, giảm tải môi trường và các lỗi lựa chọn phổ biến.
Đối với một xe đẩy đơn giản, chất tải đều, việc tính toán tải trọng trên mỗi bánh xe theo lý thuyết có thể mang lại điểm khởi đầu hợp lý.
Thiết bị thực sự có thể rất khác nhau.
Trọng tâm có thể ở gần một đầu của khung hơn. Pin, động cơ, máy bơm, bộ phận thủy lực hoặc các bộ phận nặng khác có thể được gắn ở một bên. Khung cứng có thể truyền thêm tải trọng tới một số bánh xe nhất định khi sàn không bằng phẳng.
Các nguyên nhân phổ biến khiến tải bánh xe không đồng đều bao gồm:
· Các bộ phận nặng được lắp đặt gần một đầu của sàn
· Pin hoặc động cơ gắn một bên
· Dụng cụ hoặc vật liệu được cất giữ không đồng đều
· Khung thiết bị dài có trọng tâm cao
· Khung cứng vận hành trên sàn không bằng phẳng
· Đường dốc, ngưỡng cửa, khe sàn và khe hở mở rộng
· Khởi động, dừng hoặc rẽ đột ngột
· Vận hành kéo hoặc AGV
· Dung sai chế tạo và lắp đặt
Điều này có nghĩa là tải trọng trung bình trên mỗi bánh xe không nhất thiết phải là tải trọng thực tế do bánh xe chịu tải nặng nhất mang theo.
Đối với các thiết bị công nghiệp đòi hỏi khắt khe, sự khác biệt đó có thể xác định liệu bánh xe có hoạt động đáng tin cậy hay gặp phải lỗi ổ trục, bánh xe, giá đỡ hoặc lắp đặt sớm.
Tải lệch tâm xảy ra khi trọng tâm của thiết bị và tải trọng của nó không thẳng hàng với tâm hình học của bố trí bánh xe.
Hãy xem xét một băng ghế thử nghiệm di động nặng 600 kg.
Nếu tải được phân bổ đều thì tải trọng của bánh xe có thể tương đối cân bằng. Nhưng giả sử khoảng 70% tổng trọng lượng tập trung vào phía sau của bệ, nơi lắp đặt hai bánh xe.
Do đó, cặp phía sau có thể mang một phần lớn hơn nhiều trong tổng tải trọng.
Một tính toán kỹ thuật thực tế có thể được biểu diễn như sau:
Công suất yêu cầu trên mỗi bánh xe chịu tải nặng = (Tổng trọng lượng × Tỷ lệ tải ngoài trung tâm ước tính `Số lượng bánh xe ở phía chịu tải nặng) × Hệ số an toàn
Ví dụ:
· Tổng trọng lượng: 600 kg
· Tỷ lệ tải phía sau ước tính: 70%
· Bánh sau: 2
· Hệ số an toàn: 1,5
Tính toán:
(600 × 0,70 2) × 1,5 = 315 kg
Trong trường hợp đơn giản hóa này, việc chọn bánh xe chỉ dựa trên:
600 4 = 150 kg
sẽ đánh giá thấp đáng kể tải trọng do bánh xe phía sau mang.
Lý tưởng nhất là việc phân bổ tải chính xác phải được xác nhận từ vị trí trọng tâm, hình dạng khung và dữ liệu kiểm tra tải của thiết bị. Con số 70% ở trên là một ví dụ kỹ thuật chứ không phải là quy tắc phân phối chung.
Trường hợp tải lệch tâm thường xảy ra
Vấn đề này đặc biệt liên quan đến:
· Đế máy di động
· Tủ đựng ắc quy, năng lượng
· Trạm làm việc công nghiệp
· Bàn hàn
· Xe đẩy dụng cụ
· Bệ bơm và máy nén
· Thiết bị y tế
· Xe chở vật liệu
· Nền tảng AGV
· Khung công nghiệp dài
Đối với thiết bị có trọng tâm được bù đắp rõ ràng, việc lựa chọn bánh xe nên bắt đầu từ phía chịu tải nặng nhất, thay vì tải trung bình trên tất cả các bánh xe.
Việc bổ sung thêm nhiều bánh xe có vẻ làm tăng khả năng chịu tải vì tổng trọng lượng được phân bổ trên nhiều bánh xe hơn.
Trong thực tế, việc chia sẻ tải hiếm khi hoàn hảo.
Bệ sáu bánh không nhất thiết phải đặt chính xác 1/6 trọng lượng của nó lên mỗi bánh. Điều tương tự cũng áp dụng cho nền tảng tám bánh.
Một số yếu tố có thể ngăn cản tải bằng nhau:
· Sàn không bằng phẳng
· Độ lệch khung
· Chênh lệch chiều cao lắp bánh xe
· Dung sai hàn hoặc chế tạo
· Đường kính bánh xe không đều
· Các hướng xoay khác nhau
· Vị trí tải trọng
· Độ cứng của khung
· Khoảng cách chiều dài cơ sở và bánh xe
Một nền tảng cứng thậm chí có thể chuyển một lượng tải không cân xứng tới ít bánh xe hơn khi một phần của khung gặp phải sự bất thường trên sàn.
Vì lý do này, các kỹ sư đôi khi sử dụng giả định chia sẻ tải hiệu quả thay vì chỉ chia tổng trọng lượng cho tổng số bánh xe.
Ví dụ, về mặt lý thuyết, một máy 8 bánh có thể phân phối tải trọng trên tám bánh xe, nhưng tính toán thiết kế thực tế của nó có thể sử dụng ít điểm chịu tải hiệu quả hơn tùy thuộc vào khung và điều kiện vận hành.
Đây không phải là một công thức phổ quát.
Số chia hiệu quả thích hợp phụ thuộc vào:
· Bố trí bánh xe
· Thi công khung
· Khoảng cách bánh xe
· Trọng tâm
· Tình trạng sàn
· Dung sai lắp đặt
· Thiết bị đứng yên hay di chuyển
Đối với các nền tảng công nghiệp lớn, việc kiểm tra tải trọng vật lý hoặc phân tích cấu trúc có thể mang lại kết quả đáng tin cậy hơn so với giả định phân bổ tải hoàn hảo.
Một trong những lỗi lựa chọn bánh xe phổ biến nhất là chỉ so sánh tổng trọng lượng của thiết bị với mức tải trọng tĩnh của bánh xe.
Một chiếc máy có thể nặng 500 kg khi đứng yên nhưng chịu lực lớn hơn đáng kể khi nó bắt đầu chuyển động, dừng đột ngột, quay vòng hoặc vượt qua chướng ngại vật.
Tải tĩnh
Tải tĩnh là tải được mang trong khi thiết bị đứng yên.
Nó có liên quan đến:
· Máy đậu xe
· Xe đẩy hàng
· Trạm làm việc cố định
· Định vị thiết bị
· Ứng dụng san lấp mặt bằng
Tải động
Tải động xảy ra khi thiết bị đang di chuyển.
Tải thực tế có thể tăng do:
· Khởi động và dừng
· Quay
· Khoảng trống sàn
· Ngưỡng
· Đường dốc
· Bê tông không đồng đều
· Kéo
· Tác động lặp đi lặp lại
· Thay đổi hướng thường xuyên
Vì lý do này, nên xem xét mức tải trọng động của bánh xe khi thiết bị được di chuyển thường xuyên.
Một bánh xe có vẻ phù hợp với định mức tĩnh của nó có thể không cung cấp đủ tuổi thọ sử dụng dưới tải trọng động lặp đi lặp lại.
Một câu hỏi kỹ thuật thực tế
Thay vì hỏi:
“Bánh xe này có thể giữ được máy không?”
hỏi:
“Bánh xe này có thể hỗ trợ máy trong khi nó di chuyển liên tục trong điều kiện vận hành và sàn thực tế không?”
Sự khác biệt đó đặc biệt quan trọng đối vớibánh xe công nghiệp nặngsử dụng trên thiết bị sản xuất.
Khả năng chịu tải của bánh xe không nên được xem xét độc lập với môi trường vận hành.
Sàn trong nhà nhẵn và sàn nhà xưởng gồ ghề đặt ra những yêu cầu khác nhau về bánh xe, vòng bi, giá đỡ và phần cứng lắp đặt.
Một tài liệu tham khảo kỹ thuật thực tế có thể trông như thế này:
| Điều kiện hoạt động | Phạm vi hệ số an toàn điển hình* | Cân nhắc lựa chọn |
| Bê tông trong nhà nhẵn, thỉnh thoảng có chuyển động | 1,3–1,5 | Bánh xe công nghiệp tổng hợp |
| Sàn xưởng chuẩn, di chuyển thường xuyên | Khoảng 1,5 | Bánh xe công nghiệp nylon hoặc PU |
| Sàn thô, đường dốc, ngưỡng cửa | 1,5–1,8 | Bánh xe hạng nặng được gia cố |
| Chuyển động nặng liên tục | 1,8–2,0 | Bánh xe công nghiệp hạng nặng |
| Môi trường nhiệt độ cao hoặc ăn mòn | 2.0+ hoặc giảm chất lượng vật liệu | Cấu trúc bánh xe dành riêng cho ứng dụng |
Tiếp xúc với nhiệt độ và hóa chất
Nhiệt độ cao có thể làm giảm hiệu suất của một số vật liệu bánh xe và chất bôi trơn.
Môi trường ăn mòn có thể ảnh hưởng đến:
· Dấu ngoặc đơn
· Vòng bi
· Trục
· Chốt
· Lõi bánh xe
Trong các ứng dụng này, chỉ tăng hệ số an toàn bằng số có thể không giải quyết được vấn đề. Vật liệu và kết cấu của bánh xe cũng phải phù hợp với môi trường.
Ví dụ, một bánh xe có đủ tải trọng danh nghĩa vẫn có thể có tuổi thọ sử dụng ngắn nếu vật liệu bánh xe hoặc các bộ phận kim loại của nó không phù hợp với điều kiện vận hành.
Trường hợp 1: Xe đẩy di động đặt lệch tâm
Một xe đẩy di động nặng khoảng 520 kg và sử dụng bốn bánh xe.
Nhóm kỹ thuật tính toán ban đầu:
520 4 = 130 kg/bánh xe
Do đó, một bánh xe có tải trọng 150 kg là đủ.
Tuy nhiên, phần lớn khối lượng thiết bị tập trung về một phía của xe đẩy. Trong quá trình vận hành, hai bánh xe ở bên đó chịu tải trọng cao hơn đáng kể.
Sau vài tuần, các bánh xe được tải nặng sẽ hiển thị:
· Biến dạng bánh xe
· Mang tiếng ồn
· Uốn khung
· Mòn sớm
Việc tính toán không nhất thiết sai về mặt toán học.
Vấn đề làgiả định phân phối tải bằng nhau.
Một cách tiếp cận tốt hơn là ước tính tỷ lệ tải ở phía chịu tải nặng và đặt kích thước bánh xe cho phù hợp.
Trường hợp 2: Bệ máy sáu bánh
Một cỗ máy nặng 1.800 kg được lắp đặt trên sáu bánh xe giống hệt nhau.
Một phép tính đơn giản cho:
1.800 6 = 300 kg/bánh xe
Tuy nhiên, khung máy cứng và sàn nhà xưởng không bằng phẳng hoàn hảo.
Khi máy di chuyển, một số bánh xe không chia đều tải trọng. Kết quả là tải trọng cục bộ cao hơn, đặc biệt khi đi qua các mối nối sàn hoặc ngưỡng cửa.
Trong tình huống này, nhóm kỹ thuật nên xem xét:
· Điểm chịu lực hiệu quả
· Độ cứng của khung
· Dung sai lắp bánh xe
· Tác động động
· Chất liệu bánh xe
· Điều kiện sàn
Mục tiêu không chỉ đơn giản là lắp thêm bánh xe. Mục đích là để đảm bảo cách bố trí và khung bánh xe cho phép tải được vận chuyển một cách đáng tin cậy.
Trước khi hoàn thiện thông số kỹ thuật của bánh xe, hãy thực hiện các bước kiểm tra sau.
1. Xác nhận tổng trọng lượng thực tế
Bao gồm:
· Trọng lượng thiết bị
· Tải trọng tối đa
· Công cụ
· Pin
· Phụ kiện
· Vật tư tiêu hao
· Bất kỳ bộ phận có thể tháo rời nào vẫn có thể được lắp đặt trong quá trình vận hành
Không tính toán công suất bánh xe từ trọng lượng rỗng của thiết bị nếu máy thường hoạt động với tải đầy đủ.
2. Xác định trọng tâm
Hỏi:
· Tải trọng có tập trung không?
· Phần lớn trọng lượng ở một đầu?
· Một bên có nặng hơn không?
· Trọng tâm có cao không?
· Vị trí tải trọng có thay đổi trong quá trình sử dụng không?
Đối với thiết bị lệch tâm, tính toán khả năng chịu tải trên bánh xe hoặc nhóm bánh xe chịu tải nặng nhất.
3. Kiểm tra cách bố trí bánh xe
Ôn tập:
· Số lượng bánh xe
· Khoảng cách bánh xe
· Chiều dài cơ sở
· Vị trí bánh xe xoay và cố định
· Vị trí lắp đặt
· Kích thước khung
Nhiều bánh xe hơn không tự động đảm bảo phân phối tải bằng nhau.
4. Tách biệt yêu cầu tĩnh và động
Nếu thiết bị di chuyển thường xuyên, hãy sử dụng định mức động làm thông số lựa chọn chính.
Coi như:
· Tốc độ di chuyển
· Tần số khởi động và dừng
· Quay
· Kéo
· Khoảng trống sàn
· Đường dốc
· Ngưỡng
· Tần số tác động
5. Áp dụng giới hạn an toàn phù hợp
Chọn hệ số an toàn theo môi trường vận hành thực tế thay vì sử dụng một con số cho mọi ứng dụng.
6. Kết cấu bánh xe phù hợp với môi trường
Kiểm tra:
· Chất liệu bánh xe
· Loại ổ trục
· Vật liệu khung
· Chống ăn mòn
· Chịu nhiệt độ
· Tiếp xúc với hóa chất
· Yêu cầu bảo vệ sàn
Bước cuối cùng này rất quan trọng vì chỉ riêng khả năng chịu tải không quyết định được tuổi thọ sử dụng.
Nguyên tắc lựa chọn tải trọng 3 bánh là điểm khởi đầu hữu ích cho việc định cỡ bánh xe công nghiệp, nhưng nó không phải là điểm kết thúc của phép tính.
Khi thiết bị trở nên nặng hơn, dài hơn, di động hoặc tải không đều, một số yếu tố bổ sung sẽ trở nên quan trọng:
· Phân bố tải lệch tâm
· Điểm chịu lực hiệu quả
· Tải động
· Sàn nhà và điều kiện vận hành
· Điều chỉnh hệ số an toàn
· Vật liệu bánh xe và giá đỡ
· Độ cứng của khung và độ chính xác lắp đặt
Bánh xe chịu tải nặng nhất—không phải bánh xe trung bình—sẽ quyết định công suất cho các ứng dụng có yêu cầu khắt khe.
Đối với các nhà sản xuất thiết bị OEM, phương pháp tiếp cận dựa trên ứng dụng này có thể giảm nguy cơ mòn bánh xe sớm, hỏng ổ trục, biến dạng khung và chi phí thay thế ngoài dự kiến.
Bánh xe CMCL, có trụ sở tại Trung Quốcbánh công nghiệpnhà sản xuất, làm việc với các nhà sản xuất thiết bị về cấu hình bánh xe cho thiết bị di động hạng nặng, bệ máy móc, xe đẩy và các ứng dụng công nghiệp khác. Phương pháp kỹ thuật của nó xem xét việc phân bổ tải trọng, môi trường vận hành, vật liệu bánh xe và các yêu cầu lắp đặt thay vì chỉ dựa vào công suất danh nghĩa.
Khi chọn bánh xe cho máy mới hoặc nền tảng di động, hãy bắt đầu với đường dẫn tải thực tế và điều kiện vận hành. Tính toán đúng không chỉ đơn giản là tìm một bánh xe có thể mang trọng lượng mà còn là hiểu được bánh xe nào mang trọng lượng, trong điều kiện nào và trong bao lâu.
