Что нужно знать при выборе колесных опор

При выборе колес необходимо учитывать несколько условий:

• рабочая (максимальная) нагрузка на колесо;
• характер поверхности по которой будет перемещаться изделие;
• воздействие различных внешних факторов (низкие и высокие температуры, агрессивные среды, повышенная или пониженная влажность, воздействие воды, грязи и т.д.);
• скорость движения изделия.

1. Одним из самых важных факторов, которые необходимо учитывать при выборе колес, является нагрузка. Мы указываем в характеристиках на наши колеса максимальные нагрузки на 1 колесо при условии его перемещения по ровной поверхности при скорости до 5 км/ч и температурах окружающей среды от 1 до 3 градусов С. При отклонениях от этих значений следует сделать поправки (уменьшить) для максимальных значений нагрузки.

Как правильно рассчитать нагрузку?

При идеальных условиях эксплуатации нагрузка равномерно распределяется на все колеса конструкции, но в реальных условиях, к сожалению, все происходит по другому: неровности поверхности приводят к периодическим "подвешиваниям" одного из колес. Поэтому нагрузка рассчитывается исходя из количества колес в конструкции минус одно.

Приводим пример:
Максимальная нагрузка на платформенную тележку m1 - 400 кг.
Вес самой тележки (без колес) m2 - 20 кг.
Количество колес k - 4

Формула для расчета нагрузки на одно колесо:
(m1+m2)/(k-1)= (400+20)/(4-1)=420/3=140 кг, т.е. теоретически можно использовать любые колеса максимальной нагрузкой от 140 кг.
Теперь рассмотрим такой важный фактор, как выбор типа колес.
Колеса делятся - см. раздел "Основные виды колес".
Мы подробно рассмотрим деление колес на различные типы в зависимости от материала шинки (контактного слоя).

Основные материалы, используемые для этого:

• твердая резина
• полуэластичная резина
• эластичная резина
• термоэластичная резина
• полиуретан
• нейлон
• металл (цельнолитое колесо)

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

	твердая и полу эластичная резина	эластичная резина	термо эластичная резина	полиуретан	нейлон	металл (цельнолитное колесо)
противо ударные свойства
нагрузочная способность
сопротивление качению
способность к повреждению поверхности
прочность

- отлично - хорошо - удовлетварительно - неудовлетварительно

Рассмотрим очень важную характеристику - сопротивление качению. Любое оборудование, снабженное колесами или роликами, как правило, приводится в движение человеком, и высокое сопротивление качению приводит к излишней потере сил и времени. Эту проблему можно разрешить путем правильного подбора колес. Этот подбор лучше осуществить по основным критериям:

1. Материал контактного слоя (шинки) колеса.
   
   Ниже приводится график зависимости первоначального усилия, которое необходимо приложить к конструкции, чтобы переместить ее, от некоторых материалов контактного слоя колеса:
   
   
2. Тип подшипника оси колеса Лучше всего использовать колеса с шариковыми подшипниками (минимальное сопротивление качению), чуть хуже роликовые подшипники, и максимальным сопротивлением качению обладают подшипники скольжения (проще говоря обычные втулки)
3. Диаметр колес Чем больше диаметр колеса (при одинаковом материале контактного слоя и типе подшипников оси), тем меньше сопротивление качению. Иногда специально подбирают колеса большего диаметра, чем необходимо для данных нагрузок на конструкцию, для уменьшения сопротивления качению, т.е. более легкого движения конструкции.
4. Количество, взаимное расположение, а также тип колесных опор (поворотные или неповоротные) в значительной степени влияют на управляемость и маневренность конструкции.




Три поворотных колеса управляемость в условиях ограниченного пространства и небольших нагрузок	Четыре поворотных колеса отличная маневренность, но плохая управляемость при перемещении на большие растояния	Два поворотных и два неповоротных колеса хорошая управляемость на прямыхучастках





Два поворотных и два не поворотных колеса очень точная управляемость	Четыре поворотных и два не поворотных колеса хорошая управляемость при частых сменах направлений движения, хорошое распределение нагрузки на конструкцию




5. Необходимо учитывать такой фактор, как воздействие внешних химически агрессивных и неагрессивных сред. Ниже приводится таблица, согласно которой можно сделать вывод о предпочтительном (или нежелательном) использовании тех или иных колес в определенных условиях:
   
   

   	твердая и полу эластичная резина	эластичная резина	термо эластичная резина	полиуретан	нейлон	металл (цельнолитное колесо)
   серная кислота
   фтористо водородная кислота
   азотная кислота
   уксусная кислота
   Гидроксид натрия
   вода
   бензин
   мыльные растворы
   растворители

   - отлично - хорошо - удовлетварительно - очень плохо - не рекомендуется