Нагрузка на полиуретановое колесо: скорость, твёрдость шинки и ступица

Перезаливка выгодна, когда ступица стальная или чугунная, посадка подшипника цела, а колёс одного типоразмера набирается хотя бы десяток. Литьё на подготовленный обод при перезаливке колёс полиуретаном даёт колесо того же диаметра под ту же ось, и тележку не приходится переделывать под каталожное колесо другой ширины.

Перед заказом проходят семь шагов: нагрузка, скорость, осмотр ступицы, толщина и твёрдость шинки, подготовка обода, литьё с проточкой и приёмка. Пропущенный шаг обычно всплывает в виде отслоившейся шинки через месяц работы.

Нагрузку на колесо считают по трём опорам

Массу тележки и груза делят на число колёс, которые гарантированно касаются пола. На четырёх колёсах и неровном бетоне одно колесо в любой момент может висеть, поэтому делят на три. Пример: тележка 200 кг, груз 2 000 кг, итого 2 200 кг, на колесо приходится 2 200 / 3 ≈ 733 кг.

Если груз ставят краном или погрузчиком, а не катят, добавляют удар при укладке. Его величину задаёт конструктор или технолог участка, а для тележки, на которую сбрасывают металлопрокат, расчёт по статике занижает нагрузку в разы. В заявке пишут, как грузят тележку: вручную, краном, вилами погрузчика.

Несимметричный груз считают отдельно. Двигатель или бухта, сдвинутые к одному борту, нагружают пару колёс сильнее, и именно эти колёса изнашиваются первыми. Если на старой тележке шинки стёрлись неравномерно, это подсказка: менять надо все, а считать по самому нагруженному.

Скорость снижает допустимую нагрузку сильнее твёрдости

Каталожная грузоподъёмность колеса относится к определённой скорости. Для колеса Blickle VSB 150/20H7 с протектором 92 Shore A производитель указывает 2 000 кг в статике, 800 кг при 4 и 6 км/ч, 560 кг при 10 км/ч и 320 кг при 16 км/ч (карточка колеса). Доля от нагрузки при 6 км/ч составляет 0,7 на 10 км/ч и 0,4 на 16 км/ч.

Для перезаливки своих ступиц эти доли полезны как ориентир: тот же размер шинки при росте скорости теряет запас по нагрузке. Ручная тележка из примера с 733 кг на колесо проходит с запасом около 9 %. Та же тележка с электроприводом на 10 км/ч уже не проходит: нужно шире колесо, больший диаметр или ограничение скорости.

Причина в саморазогреве шинки: при каждом обороте полиуретан сжимается и распрямляется, часть энергии уходит в тепло. Механизм нагрева и его признаки показаны на примере полиуретановых роликов. Для заявки из этого следует одно: без скорости и длины маршрута за смену расчёт колеса неполный.

Сколько выдерживает полиуретановое колесо на скорости?

Полиуретановое колесо держит тем меньше, чем быстрее едет, потому что шинка греется от каждого оборота. Например, колесо 150 × 50 мм с протектором 92 Shore A по каталогу Blickle несёт 800 кг при 6 км/ч, 560 кг при 10 км/ч и 320 кг при 16 км/ч. Для колеса электротележки допустимую нагрузку берут для фактической скорости, а не статическую из шапки каталога.

Ступицу проверяют до решения о перезаливке

Осмотр ступицы решает, стоит ли вообще лить. Смотрят обод на трещины, особенно у рёбер и отверстий облегчения, посадку подшипника на износ и овальность, торцы на забоины. Чугунная ступица с трещиной у посадки не перезаливается: полиуретан трещину не стянет.

Биение обода проверяют на оправке. Если обод бьёт, шинку после литья проточат по оси, и толщина полиуретана по окружности станет разной: тонкое место будет греться меньше, толстое больше, а износ пойдёт пятнами. Небольшое биение снимают проточкой обода до литья, это закладывают в КП (коммерческое предложение) отдельной строкой.

Отдельно смотрят, как полиуретан держался на ободе раньше. Шинка, отслоившаяся целым кольцом с чистым металлом под ней, говорит о слабой подготовке или перегреве на стыке. Шинка, стёртая до обода при хорошем сцеплении, говорит о нормальной работе и просто выработанном ресурсе.

Можно ли перезалить полиуретан на старую ступицу колеса?

Перезалить полиуретан на старую ступицу колеса можно, если обод стальной или чугунный, без трещин, с целой посадкой подшипника и биением, которое снимается проточкой. Старую шинку удаляют, обод очищают дробью, наносят адгезив и льют полиуретан в форму с последующей проточкой. Пластиковые и треснувшие ступицы перезаливают только после отдельной оценки или заменяют новым ободом.

Толщина шинки задаётся ободом и диаметром колеса

Наружный диаметр колеса обычно задан машиной: под него рассчитана высота платформы и клиренс. Поэтому толщину шинки получают как разницу диаметров колеса и обода, делённую пополам. Пример: колесо 200 мм на ободе 170 мм даёт шинку 15 мм.

После нескольких подготовок обод становится меньше. Если тот же обод проточили до 166 мм, шинка вырастает до 17 мм, и при прежней нагрузке и скорости колесо греется сильнее. На тихоходной тележке это допустимо, на быстрой лучше вернуть толщину, наплавив и проточив обод или заказав новый.

Ширина шинки влияет на нагрузку почти пропорционально: колесо 60 мм вместо 50 мм того же диаметра несёт больше при той же скорости. Расширять шинку за борта обода нельзя: свес без опоры на металл отрывается при поворотах.

Твёрдость подбирают по полу и стыкам

Для колёс внутризаводских тележек чаще берут 90–95 Shore A, а мягче делают колёса для неровного пола и для перевозки хрупкого груза. Твёрдость полиуретана под нагрузку выбирают по общей логике, как выбирать марку по Шору, а для колеса к ней добавляются три вопроса о полу.

Первый: какие стыки и пороги переезжает тележка. Твёрдая шинка на деформационном шве бьёт груз и подшипники, мягкая сглаживает удар, но на гладком полу катится тяжелее. Второй: есть ли на полу стружка и окалина. Мягкий полиуретан режется острыми частицами быстрее, и порезы становятся началом отрыва кусков. Третий: стоит ли тележка подолгу под грузом. Мягкая шинка под постоянной нагрузкой продавливается, и после простоя колесо начинает стучать плоским пятном.

Какую твёрдость полиуретана выбрать для колеса тележки?

Полиуретан для колеса тележки по гладкому бетону берут обычно в диапазоне 90–95 Shore A: такая шинка катится легко и держит нагрузку. Для пола со стыками, рельсами и порогами и для хрупкого груза выбирают марку мягче. Это ориентир для марок общего назначения, а конкретную марку и твёрдость фиксируют в КП после расчёта нагрузки с учётом скорости.

Старую шинку снимают, обод готовят под адгезив

Изношенный полиуретан срезают резцом или удаляют нагревом, способ зависит от ступицы. До этого выпрессовывают подшипники и снимают всё, что не выдержит нагрева: стопорные кольца с пластиковыми вставками, уплотнения, шильдики. Ступицы маркируют, чтобы вернуть каждую в свою тележку, если колёса на машине разные.

Обод очищают дробью до металла, обезжиривают и покрывают адгезивом, подобранным под систему полиуретана. Время между подготовкой и литьём ограничено: окисленная или захватанная поверхность держит хуже. Поэтому ступицы с ржавчиной и маслом принимают как есть, а готовить их на месте заказчика смысла нет.

Если ступица работала во влажном цеху или на мойке, заодно решают вопрос марки. Сложноэфирный полиуретан в горячей воде теряет прочность (это разрушение полиуретана во влажной среде), поэтому для таких колёс в заявке указывают температуру воды и моющие средства.

Литьё и проточка определяют геометрию готового колеса

Подготовленную ступицу ставят в нагретую форму и заливают полиуретан с припуском по диаметру и ширине. После отверждения и выдержки колесо протачивают в размер по оси подшипника, так биение шинки определяется проточкой, а не формой. Так колёса делают на участке литья полиуретана.

Проточка готового колеса меняет его характеристики. Blickle прямо предупреждает в карточке колеса, что любая доработка протектора снижает грузоподъёмность, а при обработке колесо нельзя нагревать выше 90 °C. Поэтому диаметр задают сразу правильный, а не «с запасом, потом сточим на месте».

Профиль шинки бывает плоским, со скруглёнными кромками или выпуклым. Скругление уменьшает отрыв кромок на разворотах, выпуклый профиль облегчает поворот поворотного колеса, но уменьшает пятно контакта. Профиль указывают в чертеже или передают образцом.

Партию колёс принимают по диаметру, биению и сцеплению с ободом

На приёмке каждое колесо проверяют по наружному диаметру и ширине, а выборочно по радиальному биению на оправке. Твёрдость замеряют твердомером Шора на торце шинки, сопоставить показания шкал A и D удобно по таблице твёрдости по Шору. Разница между колёсами одной партии в несколько единиц Shore A допустима, большая разница говорит о разных замесах.

Сцепление с ободом проверяют осмотром стыка на торцах: щель, пузыри или отслоение по кромке видны сразу. Простукивание шинки по окружности выдаёт пустоты: глухой звук в одном месте означает непроклей. Такое колесо в работу не ставят, даже если размеры в допуске.

Результаты приёмки удобно записать в карточку колеса вместе с расчётом нагрузки. Колесо получает артикул вида P-000123, и следующая партия на те же ступицы заказывается по нему без повторного расчёта.

Данные для перезаливки собирают одним списком

Заявка на перезаливку проходит с первого раза, когда в ней есть ответы на восемь строк. Чего не хватает, изготовитель додумает сам и подпишет в КП как своё предложение, и это уже повод для второго круга согласования.

Если чертежа нет, по одному колесу снимают все размеры, включая посадку подшипника; так работает изготовление по образцу. Минимальный заказ 9 000 ₽ с НДС, а цену комплекта называют ориентировочно, с НДС, точная цена в КП. Поэтому перезаливать выгоднее комплектом на всю машину, а не одно стёртое колесо.

Перезаливку заменяют новым колесом в трёх случаях

Первый случай: ступица треснула, посадка подшипника разбита или обод бьёт так, что проточка съест половину толщины стенки. Тогда заказывают новый обод по размерам старого, а полиуретан льют уже на него. Второй: машина стала быстрее или тяжелее, и прежний размер колеса по расчёту не проходит. Перезаливка той же ступицы даст колесо с теми же ограничениями.

Третий случай: колёс одного типоразмера два-три, и каталожное колесо подходящего диаметра, ширины и посадки уже есть на складе поставщика. Перезаливка нужна там, где колесо нестандартное, ступица дорогая или машина импортная и родных колёс нет. По чертежу и образцу льют и другие изделия из полиуретана.

Ресурс перезалитого колеса в километрах заранее не обещают: он зависит от пола, грязи и режима сильнее, чем от марки. Разумно после первого месяца замерить диаметр двух самых нагруженных колёс и по скорости износа назначить срок следующей перезаливки.