Zestaw kołowy z pozoru wydaje się prostym elementem. Koło, metalowy widelec, płytka montażowa, oś i ewentualnie hamulec – konstrukcja znana z wózków transportowych, regałów, maszyn, urządzeń warsztatowych czy wyposażenia magazynów. W praktyce powstanie trwałego zestawu kołowego wymaga jednak połączenia kilku procesów produkcyjnych, właściwego doboru materiałów oraz zachowania odpowiedniej dokładności wykonania.
Od jakości każdego z tych etapów zależy później nośność zestawu, płynność skręcania, poziom hałasu, trwałość bieżnika oraz bezpieczeństwo całego urządzenia.
Projektowanie i określenie parametrów zestawu kołowego
Produkcja zaczyna się znacznie wcześniej niż na hali produkcyjnej. Pierwszym etapem jest określenie przeznaczenia zestawu kołowego oraz warunków, w jakich będzie on pracował.
Inaczej projektuje się niewielkie koło aparaturowe przeznaczone do lekkiego urządzenia, a inaczej zestaw przemysłowy, który ma przenosić kilkaset kilogramów i każdego dnia pokonywać wiele kilometrów po hali produkcyjnej.
Na etapie projektowania ustala się między innymi:
- średnicę i szerokość koła,
- przewidywaną nośność,
- rodzaj materiału bieżnika,
- typ łożyska,
- sposób mocowania,
- wymiary płytki montażowej,
- grubość widelca,
- konstrukcję głowicy skrętnej,
- zakres temperatur pracy,
- odporność na wodę, oleje lub środki chemiczne.
Projektant musi również uwzględnić obciążenia dynamiczne. Zestaw kołowy podczas jazdy nie pracuje w takich samych warunkach jak nieruchome koło obciążone statycznie. Na nierównej posadzce, przy pokonywaniu progów, gwałtownym skręcaniu lub uderzeniu w przeszkodę siły działające na konstrukcję mogą być znacznie większe.
Dlatego nośność zestawu nie może być określana wyłącznie na podstawie masy samego wózka i ładunku. Konieczny jest odpowiedni zapas bezpieczeństwa.
Przygotowanie elementów stalowych
Jednym z najważniejszych elementów zestawu kołowego jest stalowy widelec. W wersji skrętnej współpracuje on dodatkowo z głowicą obrotową i płytką montażową.
Produkcja tych części rozpoczyna się najczęściej od arkuszy blachy stalowej o odpowiednio dobranej grubości. Blacha jest cięta na wykrojnikach lub prasach, a następnie tłoczona i formowana.
W jednym lub kilku cyklach produkcyjnych powstają:
- ramiona widelca,
- płytka montażowa,
- elementy głowicy skrętnej,
- pedał hamulca,
- dźwignie blokady.
Na tym etapie wykonuje się również otwory montażowe, otwory pod oś koła oraz miejsca przeznaczone na nity lub elementy łączące.
Dokładność tłoczenia ma duże znaczenie. Nawet niewielkie odchylenia mogą powodować nierówne ustawienie koła, zwiększony opór toczenia albo szybsze zużycie łożysk.
Po uformowaniu metalowe elementy mogą być gratowane, czyli oczyszczane z ostrych krawędzi i pozostałości powstałych podczas cięcia. W zależności od konstrukcji niektóre części są również spawane lub nitowane.
Zabezpieczenie metalu przed korozją
Surowa stal szybko ulega korozji, szczególnie w magazynach, warsztatach, chłodniach i zakładach produkcyjnych, gdzie występuje wilgoć lub częste mycie posadzki.
Z tego powodu elementy stalowe zestawu kołowego są najczęściej zabezpieczane galwanicznie. Popularnym rozwiązaniem jest cynkowanie, które tworzy na powierzchni metalu warstwę ochronną.
Przed cynkowaniem elementy muszą zostać dokładnie oczyszczone i odtłuszczone. Następnie trafiają do kąpieli galwanicznej, w której na powierzchni osadza się warstwa cynku.
W zestawach przeznaczonych do bardziej wymagających warunków stosuje się także:
- stal nierdzewną,
- lakierowanie proszkowe,
- powłoki o podwyższonej odporności chemicznej,
- dodatkowe zabezpieczenia antykorozyjne.
Rodzaj zabezpieczenia zależy od miejsca użytkowania. Zwykły zestaw magazynowy nie musi spełniać takich samych wymagań jak koło pracujące w zakładzie spożywczym, chłodni lub pomieszczeniu regularnie mytym agresywnymi środkami.
Produkcja samego koła
Koło może powstawać z jednego materiału albo składać się z oddzielnego rdzenia i bieżnika. Technologia produkcji zależy przede wszystkim od rodzaju tworzywa.
Koła poliamidowe są zazwyczaj produkowane metodą wtrysku. Granulat tworzywa jest podgrzewany do odpowiedniej temperatury, a następnie wtłaczany pod ciśnieniem do formy. Po schłodzeniu powstaje gotowy korpus koła.
Poliamid zapewnia wysoką nośność, niski opór toczenia i odporność na ścieranie. Jest jednak materiałem stosunkowo twardym, dlatego najlepiej sprawdza się na równych i wytrzymałych posadzkach.
W przypadku kół gumowych lub wykonanych z termoplastycznej gumy proces może obejmować formowanie bieżnika bezpośrednio na rdzeniu z tworzywa albo metalu. Guma zapewnia cichszą pracę i lepsze tłumienie drgań, ale zwykle powoduje większy opór toczenia niż twardy poliamid. - przykład koła - https://rollen.pl/product-pol-69-Zestaw-kolowy-skretny-z-hamulcem-kolo-z-PG-100-mm-90-kg.html
Koła poliuretanowe często posiadają rdzeń z poliamidu, żeliwa lub aluminium. Na przygotowany rdzeń nanoszona jest warstwa poliuretanu, która następnie utwardza się w kontrolowanych warunkach.
Właściwe połączenie bieżnika z rdzeniem jest jednym z najważniejszych elementów produkcji. Nieprawidłowe przygotowanie powierzchni może doprowadzić do odspajania się poliuretanu podczas intensywnej eksploatacji.
Przygotowanie rdzenia i bieżnika
Jeżeli koło składa się z dwóch materiałów, rdzeń musi zostać dokładnie oczyszczony i przygotowany. W przypadku rdzeni metalowych stosuje się między innymi obróbkę mechaniczną, odtłuszczanie lub nakładanie specjalnych warstw zwiększających przyczepność.
Następnie rdzeń umieszcza się w formie, do której wprowadzany jest materiał bieżnika. Proces musi przebiegać w odpowiedniej temperaturze i czasie. Zbyt szybkie chłodzenie, niewłaściwe proporcje składników lub zabrudzenie powierzchni mogą pogorszyć trwałość gotowego koła.
Po wyjęciu z formy koło jest pozostawiane do całkowitego utwardzenia. W zależności od materiału może to trwać od kilku minut do wielu godzin.
Gotowy bieżnik jest następnie kontrolowany pod kątem:
- pęcherzy powietrza,
- nierówności powierzchni,
- pęknięć,
- niewłaściwej twardości,
- odspojeń,
- różnic wymiarowych.
Montaż łożyska
Rodzaj łożyskowania ma duży wpływ na opór toczenia i trwałość koła. W najprostszych konstrukcjach stosuje się łożyska ślizgowe. W zestawach przemysłowych popularne są łożyska wałeczkowe lub kulkowe.
Łożysko może być wciskane w piastę koła za pomocą prasy. W niektórych konstrukcjach stosuje się również tuleje dystansowe, zabezpieczenia oraz uszczelnienia chroniące wnętrze piasty przed kurzem i wilgocią.
W przypadku koła z dwoma łożyskami ważne jest zachowanie właściwej osiowości. Jeżeli oba łożyska nie zostaną osadzone równo, koło może obracać się z oporem lub ulegać przedwczesnemu zużyciu.
Na tym etapie stosuje się również odpowiedni środek smarny. Jego rodzaj dobiera się do temperatury pracy i przewidywanego obciążenia.
Połączenie koła z widelcem
Gotowe koło jest umieszczane między ramionami widelca, a następnie mocowane za pomocą osi, śruby lub nitu.
W zestawach przeznaczonych do dużych obciążeń stosuje się stalowe osie o odpowiedniej średnicy oraz tuleje dystansowe. Po dokręceniu koło musi obracać się swobodnie, bez bocznego przesuwania i bez nadmiernego luzu.
Moment dokręcenia śruby jest istotny. Zbyt mocne dokręcenie może ścisnąć piastę i ograniczyć ruch koła. Zbyt słabe zwiększa ryzyko poluzowania osi podczas eksploatacji.
W przypadku konstrukcji nitowanych połączenie jest trwałe i nie wymaga późniejszej regulacji. Zestawy skręcane są natomiast łatwiejsze w serwisowaniu, ponieważ umożliwiają wymianę samego koła.
Oznaczenie i pakowanie
Po przejściu kontroli jakości zestawy kołowe są znakowane i pakowane. Na produkcie lub opakowaniu mogą znajdować się informacje o średnicy, nośności, rodzaju mocowania, numerze partii oraz producencie.
Numer partii pozwala później ustalić, kiedy i z jakich materiałów powstał dany zestaw. Ma to znaczenie przy kontroli jakości oraz ewentualnych reklamacjach.
Sposób pakowania zależy od wielkości i masy produktu. Małe zestawy mogą być pakowane pojedynczo lub zbiorczo w kartony. Ciężkie koła przemysłowe układa się warstwami na paletach, zabezpieczając je przed przemieszczaniem i uszkodzeniem powłoki.
Produkcja zestawu kołowego to połączenie wielu technologii
Proces produkcji zestawu kołowego łączy obróbkę metalu, formowanie tworzyw sztucznych, produkcję elementów gumowych lub poliuretanowych, montaż łożysk i precyzyjne składanie podzespołów.
Choć gotowy produkt ma niewielkie rozmiary, musi bezpiecznie przenosić duże obciążenia, zachowywać stabilność podczas skręcania i pracować przez tysiące cykli.
Dobrze wykonany zestaw kołowy nie zwraca na siebie uwagi. Obraca się płynnie, nie hałasuje, nie blokuje się i nie wymaga częstej wymiany. Właśnie taki efekt jest wynikiem właściwego projektu, odpowiednio dobranych materiałów oraz kontroli jakości na każdym etapie produkcji.
