Промышленные колеса 101: Как выбрать правильную рельсовую систему для вашего предприятия

Что нужно знать о промышленных рельсовых системах и колесах

Промышленные стальные колеса применяются в производстве, горном деле и складском хозяйстве для перемещения тележек и другого оборудования по рельсам. Производство на рельсах обеспечивает упорядоченность и предсказуемость. Рельсовые системы также экономят энергию и снижают затраты на обслуживание по сравнению с колесными транспортными средствами. Прежде чем заказывать колеса, уделите время изучению специфических потребностей вашего применения.

Для каких целей будут использоваться эти колеса?

Хотя металлические колеса могут выглядеть похоже, низкооборотные колеса для промышленных применений принципиально отличаются от высокоемких, высокоскоростных колес поездов, метро и легкого рельсового транспорта.

Материалы, технологические процессы, размеры, рабочие профили, допустимые рабочие нагрузки, а также втулки или подшипники для высокоскоростных применений сильно отличаются от требований к низкооборотным приложениям. Быстрому поезду нужно справляться с торможением, поворотами, перераспределением нагрузки и эффективной передачей мощности на колеса.

Промышленные колеса Reliance Foundry рассчитаны на скорость до 3 миль в час (4,8 км/ч) и ниже.

Из какого металла должны быть сделаны промышленные колеса?

Для высокоскоростных и низкоскоростных промышленных колес используются разные сплавы.

Колеса для перевозки людей, даже если они движутся медленнее, обычно соответствуют стандартам высокоскоростных железнодорожных колес из соображений безопасности. Стандарт ASTM A551 определяет углеродистые стали для этих целей. Сплавы должны пройти термическую обработку, чтобы выдерживать высокие скорости, высокие обороты, тяжелые нагрузки и интенсивное торможение. В некоторых случаях специфицируются углеродистые стали AISI 1060 или 1070.

Низкие скорости не требуют такого же состава или термической обработки для обеспечения надежной работы. Литые углеродистые промышленные колеса для низких скоростей должны быть вязкими, рассчитанными на заданную рабочую нагрузку, но не нуждаются в той же толерантности к торможению или трению. Мы обычно используем ASTM A915, Grade SC1040 для литой стали и ASTM A29 Grade 1045 для кованых или механически обработанных деталей.

Подробнее о материалах колес: Сталь против чугуна

Нужны ли мне однобордовые или двухбордовые колеса?

Однобордовые колеса имеют ободок, обхватывающий рельс только с одной стороны колеса. Двухбордовые колеса имеют ободки с обеих сторон.

Однобордовые колеса удерживаются на точно рассчитанных рельсах за счет их оси, которая располагает борты на нужном расстоянии. Одноборды чаще используются для поездов и высокоскоростных путей, потому что именно они позволяют использовать традиционные стрелки и ляжки — устройства, переводящие поезд с одного пути на другой, тогда как двухбордовые колеса лучше подходят для движения по одному пути. Двухбордовые колеса обеспечивают большую безопасность: при наличии мусора на рельсах или незначительных смещениях рельса двухбордовое колесо помогает предотвратить сход с рельсов.

Подробнее о бортах: Однобордовые и двухбордовые колеса

Какова безопасная рабочая нагрузка?

Промышленные колеса имеют безопасную рабочую нагрузку (SWL), рассчитываемую на основе материала, размера и конструкции. Эта нагрузка рассчитана для динамических, движущихся применений.

Чтобы определить безопасную нагрузку на одно колесо, нужно сложить вес тележки и вес груза, затем умножить на коэффициент безопасности, часто 25%. Например:

Общая рабочая нагрузка = (Вес тележки + Вес груза) × 1,25

Проконсультируйтесь с инженером вашего применения, чтобы убедиться, что этот коэффициент безопасности уместен.

Каждое колесо должно иметь безопасную рабочую нагрузку, большую или равную рабочей нагрузке, деленной на количество колес на тележке.

Безопасная рабочая нагрузка на колесо = Общая рабочая нагрузка / Количество колес

Подробнее о SWL: Как оценить безопасные рабочие нагрузки для колес

Какой размер промышленного колеса выбрать?

В любом применении существует баланс между функциональностью и стоимостью. Крупные колеса означают меньше оборотов в минуту, что дает большее пройденное расстояние за оборот: как простая машина, большее стальное колесо тележки дает механическое преимущество. Однако большее колесо требует большего крутящего момента и, следовательно, увеличенной мощности от двигателя.

Большинство промышленных тележек поэтому используют наименьшие возможные колеса. Крупные колеса могут быть важны, если шасси тележки должно быть достаточно высоким, чтобы переезжать мусор или предметы на путях.

Подробнее о физике колес: Колесо — сложная простая машина

Какой профиль качения должен быть у металлического колеса?

Стальные колеса тележек могут иметь разные профили по ширине качения.

Рабочая поверхность колеса участвует в удержании на рельсах, эффективном прохождении поворотов и снижении трения. На рельсах с изгибами конический профиль по ширине дает поезду возможность проходить повороты. Жесткая ось держит два колеса на одном расстоянии и с одинаковыми оборотами в минуту, но коничность означает, что одно из колес проходит большее расстояние, чем другое, позволяя поезду двигаться по изогнутому пути.

Большинство двухбордовых промышленных колес не сталкиваются с большими изгибами рельсов. Обычно у них нет конического профиля, а плоский или V-образный, в зависимости от применения. В двухбордовом колесе важно подобрать ширину качения, совместимую с размером рельса. Два борта должны справляться с небольшими смещениями рельса и мусором на пути.

Какой внутренний диаметр втулки колеса мне нужен?

Втулка колеса — это отверстие в центре колеса, куда устанавливается ось.

Внутренний диаметр втулки — это место, куда входит ось. Проконсультируйтесь с вашим инженером о правильном размере втулки для вашей оси: допуск важен и может варьироваться в зависимости от использования. То, что подходит для горячей печи, может не подойти для морозильной камеры.

Нужна ли мне втулка?

Втулки — это втулочные вставки, которые плотно сидят внутри втулки колеса и уменьшают трение в системе «колесо-ось». Поскольку втулки можно заменять, они помогают предотвратить износ колеса и иногда продлевают его срок службы. Однако иногда они нужны просто для механического эффекта.

Втулки работают иначе, чем подшипники — другое распространенное решение для втулки колеса: втулка работает за счет скольжения оси по поверхности, тогда как подшипник использует маленькие вращающиеся цилиндры или сферы для снижения трения.

При выборе втулки важны внутренний диаметр (ID), внешний диаметр (OD) и допуск. Внешний диаметр втулки должен плотно входить в диаметр втулки колеса. Внутренний диаметр описывает диаметр отверстия в центре втулки. Допуск — это точность, требуемая в этих измерениях для требований применения. Механические системы могут сильно отличаться в своих потребностях в зависимости от среды и нагрузки, поэтому эти параметры должны быть точно указаны при заказе.

Втулки можно устанавливать перед отгрузкой или поставлять отдельно для монтажа инженерами на месте.

Подробнее о втулках: Вам нужны подшипники или втулки для вашего колеса?

Бронзовые или нейлоновые втулки: что подойдет мне?

Коммерчески доступно много типов втулок. В промышленных колесах наиболее распространены бронзовые (прессованные или литые) и нейлоновые втулки.

Нейлоновые втулки недороги, имеют низкое трение и хорошо выдерживают скольжение под нагрузкой. Они могут содержать смазку в самом материале (как втулки Nyloil). Бронзовые втулки, особенно литые, используются в применениях с очень тяжелыми нагрузками. Прессованная броня, обычно пропитанная маслом, предлагает сочетание обоих преимуществ.

Нужен ли мне смазочный материал?

Некоторые втулки используются без смазки. Бронзовые втулки часто выбирают потому, что бронза — металл, устойчивый к задиранию — склонности металлов, скользящих в тесном контакте, абрадировать друг друга, вызывая образование налета или накопление материала между ними.

Некоторые втулки (как Nyloil или прессованная броня) имеют встроенную смазку, так что по мере износа выделяется масло.

Для других применений масло необходимо для обеспечения плавной работы. В таких случаях нужно колесо с «церком» или «грейс-нипплем» — небольшим отверстием в втулке для подачи масла. Некоторые втулки идут с церком и смазочным каналом, но часто эти колеса используются без втулок.

Промышленные рельсовые колеса — отличное решение для многих складских и производственных применений. Наши низкооборотные решения доступны как в стандартных, так и в кастомных вариантах. Знание потребностей вашего применения важно для безопасности и эффективности вашего завода, поэтому проконсультируйтесь с инженером, чтобы заказать именно то, что нужно!