Jak dobrać nośność zestawu kołowego?
Dobór odpowiedniego koła lub zestawu kołowego to jeden z kluczowych etapów w procesie projektowania i eksploatacji urządzeń transportowych, wózków magazynowych, maszyn przemysłowych czy nawet prostych konstrukcji, takich jak regały mobilne czy meble warsztatowe. Wbrew pozorom, nie jest to decyzja czysto katalogowa – niewłaściwie dobrane koło może prowadzić do szeregu problemów technicznych: od szybszego zużycia bieżnika i uszkodzeń podłoża, przez trudności w manewrowaniu, aż po ryzyko awarii całego urządzenia w sytuacjach przeciążeniowych.
Podstawowym parametrem, który należy wziąć pod uwagę, jest nośność, czyli maksymalne dopuszczalne obciążenie, jakie dane koło lub zestaw kołowy może przenieść w warunkach statycznych i dynamicznych. Obliczenie nośności to nie tylko kwestia prostego podziału ciężaru przez liczbę kół – trzeba uwzględnić także współczynniki bezpieczeństwa, rozkład obciążeń, a także warunki pracy: rodzaj podłoża, obecność nierówności, prędkość jazdy, czy dodatkowe obciążenia dynamiczne wynikające z manewrowania.
W praktyce doradczej spotykam się często z sytuacją, w której użytkownicy dobierają koła „na oko”, sugerując się jedynie wagą transportowanego ładunku. To poważny błąd – takie podejście prowadzi do szybszej eksploatacji i częstych reklamacji. Aby tego uniknąć, warto posługiwać się sprawdzonym wzorem technicznym, który uwzględnia zarówno ciężar ładunku, jak i specyfikę pracy zestawu kołowego.
W tym artykule przedstawię prostą, ale skuteczną metodę obliczania wymaganej nośności kół wraz z przykładem praktycznym. Dzięki temu dobór odpowiedniego rozwiązania będzie znacznie łatwiejszy, a użytkowanie sprzętu – bezpieczne i ekonomiczne.
ośność pojedynczego koła lub całego zestawu kołowego oblicza się według poniższego wzoru. Uwzględniając rozmieszczenie kół w konstrukcji urządzenia, możemy określić minimalną wymaganą wytrzymałość jednego elementu:
L=Q+NK[kg]L = \frac{Q + N}{K} \quad [kg]
gdzie:
L – wymagana nośność koła lub zestawu kołowego (kg),
N – masa własna urządzenia (kg),
Q – masa przewożonego ładunku (kg),
K – współczynnik zależny od liczby punktów podparcia. Dla układów czterokołowych przyjmuje się K = 3, natomiast dla platform i pojazdów opartych na sześciu kołach – K = 4.
W praktyce oznacza to, że dobór kół nie może ograniczać się wyłącznie do obliczeń statycznych. Równie istotne jest uwzględnienie warunków eksploatacyjnych, które w istotny sposób wpływają na rzeczywistą trwałość. Należą do nich m.in.: podwyższona lub niska temperatura, kontakt ze środkami chemicznymi, praca w warunkach wstrząsów i uderzeń, a także charakter podłoża, po którym koła będą się poruszać.
Czynniki wpływające na dobór nośności większej od teoretycznej
Rzeczywiste warunki użytkowania często odbiegają od idealnych, dlatego zawsze należy pozostawić odpowiedni zapas bezpieczeństwa. Do najczęstszych czynników dynamicznych należą:
obciążenia dynamiczne (ruch, rozpędzanie),
drgania i wstrząsy podczas jazdy,
nierówności powierzchni, przeszkody, prędkość, uderzenia,
częstotliwość i intensywność użytkowania .
Zalecenie doradcy technicznego: zawsze dobieraj koła o wyższej nośności niż wynikającej z obliczeń, uwzględniając powyższe czynniki — to gwarancja długotrwałego, bezawaryjnego użytkowania.
Dodatkowe kryteria doboru — środowisko pracy
Oprócz nośności, kluczowe są także warunki otoczenia, w jakich będą pracować zestawy kołowe:
Temperatura: przy wysokich wymagane są piasty odporne termicznie i bieżniki z tworzyw termoodpornych ,
Chemikalia, wilgotność: materiał koła powinien być odporny mechanicznie i chemicznie,
Powierzchnia: typ bieżnika (np. pełna guma, poliuretan, polipropylen) dobieramy w zależności od rodzaju podłoża — gładka, twarda, chropowata
Wskazówki końcowe od doradcy technicznego
Zapas jest konieczny — nigdy nie celuj dokładnie w wynik obliczeń, lecz pozostaw margines.
Znaj swoje warunki — chemikalia, temperatura i podłoże to elementy, którym warto poświęcić uwagę przy wyborze materiału koła.
Lepsze łożyska = mniejsze opory — wybierz odpowiedni typ łożyska dostosowany do obciążeń i warunków.
Systemy obudów — np. koła skrętne na przodzie wózka poprawiają manewrowość; natomiast stałe zestawy z tyłu zapewniają stabilność ruchu