Колеса и ролики. Терминология.

1. Колесо

Колесо

Колесо – это диск, обращающийся на оси и служащий для приведения механизма в движение.

Колесо состоит из следующих компонентов: протектор, покрышка, центр колеса, отверстие колеса, роликовый механизм.

Протектор

Протектор – это внешняя поверхность колеса, а именно, та часть, которая непосредственно соприкасается с землей/полом.

Шинка

Шинка или полоса вращения – это внешнее кольцо. Она изготавливается из другого материала, чем само колесо. Покрышка может быть фиксированной, если соединяется с центром колеса как одно целое (при этом используют клейкое вещество или механическое соединение), или насадной, если механическим способом монтируется к центру.

Центр

Центр – это опора колеса, которая соединяет покрышку с отверстием колеса. Он имеет разные формы и изготавливается из разных материалов. Это может быть одна часть, или две и более, соединенные друг с другом.

Отверстие колеса и роликовый механизм

Отверстие колеса представляет собой среднюю часть колеса, где размещается ось или роликовые механизмы, которые облегчают вращение (шариковый подшипник, роликовый подшипник, подшипник скольжения и т.д.).

В зависимости от конструктивных особенностей и материалов покрышки колеса можно поделить на 4 группы: резиновые, полиуретановые, монолитные (или с твердым протектором) и пневматические.

Резиновые колеса

Резиновая покрышка колеса состоит из эластомера, изготовленного из натуральной и/или синтетической резины. Резина, используемая для промышленных колес, может быть вулканизированной или отлитой методом впрыска.

В первом случае, специальные минеральные составы и вулканизирующие вещества добавляются в резину, что и называется процессом «вулканизации». Во время процесса значительно меняется молекулярная структура резины: в начале процесса «вязкий» материал становится неплавким продуктом, который сохраняет форму и где происходит реакция. Полученное кольцо механическим способом монтируется к центру колеса. Вулканизированная резина обладает повышенной эластичностью.

Во втором случае, резина подвергается химическому синтетическому процессу. Полученный материал впрыскивается в форму, куда уже установлен центр колеса. Отлитая резина методом впрыска сохраняет свою плавкость даже после формовки.

Физико-механические характеристики вулканизированной резины варьируются в зависимости от качества используемой натуральной или синтетической резины, видов и количества добавленных минеральных составов и условий, при которых происходит процесс вулканизации.

Обычно, отлитая резина методом впрыска уступает по эластичности вулканизированной резине высшего качества, и совпадает по характеристикам с вулканизированной резиной среднего и низкого качества.

Ниже указаны основные физико-механические параметры, характеризующие качество резины (для определения каждого параметра смотрите стандарты, указанные возле каждого параметра):

Эти параметры взаимосвязаны, т.е. изменение одного из них влечет изменение других параметров.

Жёсткость – это параметр, который легче всего определить; увеличение жёсткости снижает эластические свойства (сопротивление ударам, критическое удлинение, остаточная деформация при сжатии).

Напротив, такие параметры как сопротивление надрыву и истирание зависят, главным образом, от состава вулканизированной резины, и в меньшей степени от жёсткости.

Полиуретановые колеса

Полиуретановая покрышка колеса состоит из эластомера, полученного в результате синтеза исходных материалов. Полиуретаны - это химические соединения, полученные в результате реакции полимеризации, которая происходит при смешивании двух компонентов, которые в свою очередь принадлежат к двум разным группам соединений, которые были предварительно подогреты до температуры, которая поддерживает их в жидком состоянии с относительно низкой тягучестью. Эластомерные полиуретаны не содержат дополнительных минеральных составов. Реактивная смесь выливается или впрыскивается в разогретые формы с металлическим или пластиковым центром. Благодаря температуре формы и центра реакция полимеризации может быть завершена внутри полиуретана, в то время как полиуретан химически соединяется с любым клейким веществом на поверхности центра колеса. Вследствие наличия широкого спектра химических соединений можно создавать разнообразные формы эластомера.

Обычно, отлитый полиуретан не сохраняет плавкость и обладает хорошими характеристиками эластичности в дополнение к средней/высокой твердости, способности к деформации и прочности.

Отлитый полиуретан методом впрыска сохраняет плавкость даже после литья. В общем, он обладает худшими характеристиками эластичности, но превосходной твердостью по сравнению с отлитым полиуретаном.

Ниже следуют основные физико-механические параметры, характеризующие качество полиуретана (для определения каждого параметра смотрите стандарты, указанные возле каждого параметра):

Монолитные колеса

Центр и покрышка монолитных колес изготовлены из одинакового материала. Физико-механические характеристики колеса изменяются в зависимости от используемого материала.

К материалам, которые чаще всего используются в данном виде колес, относится машиностроительный чугун и термопластиковые материалы.

Пневматические колеса

Покрышка пневматического колеса состоит из резиновой шины с прессованным ободом и внутренней трубкой, монтируемой к центру колеса.

2. Ролик

Ролик – это та часть, которая соединяет колесо с тележкой. Обычно, для всех колес необходим ролик, крепящийся к тележке. Исключение составляют только те колеса, ось которых встроена в тележку.

Ролики бывают поворотные или фиксированные.

2.1. Поворотные ролики

Поворотный ролик вращается вокруг своей вертикальной оси по мере изменения направления передвижения.

Маневренность тележки определяется, как способность тележки менять направление.

В зависимости от вида соединения с тележкой поворотные ролики бывают с платформой, со сквозным отверстием и с вертикальной осью.

Вертикальная ось разных видов и размеров монтируются сверху поворотных роликов. Основные виды вертикальных осей – это оси с резьбой, простые оси и с расширением. Выбор вертикальной оси зависит от того, как данный механизм крепится к тележке.

Поворотные ролики могут комплектоваться тормозами.

Тормоз- это механизм, который останавливает вращение колеса и ролика.

Поворотный ролик состоит из соединительной платформы, вилки, кругового гоночного трека, вращающихся механизмов, центрального штифта и при необходимости уплотнителя.

Соединительная платформа

Соединительная платформа используется для соединения механизма с тележкой. Она бывает разных форм:

• прямоугольная с 4 отверстиями
• квадратная с 4 отверстиями
• треугольная с 3 отверстиями
• круглая со сквозным отверстием
• круглая с вертикальной осью

Опорная вилка колеса

Вилка – это часть для поддержания колеса формой “U”. В основании просверлены отверстия для размещения оси колеса, вверху вставляются вращающиеся механизмы.

Круговой гоночный трек

В круговом гоночном треке расположены вращающиеся механизмы ролика. В отдельных случаях его можно также использовать в качестве уплотнителя, предотвращающего попадание пыли.

Вращающиеся механизмы

Вращающиеся механизмы вращают платформу на вилке. Они состоят из шарикового кольца между платформой и вилкой, подшипников с коническим вкладышем и осевых подшипников, смазанных маслом с целью предохранения от пыли, жидкостей и прочих активных веществ. Грузоподъемность ролика в значительной мере зависит от вида используемого вращающегося механизма.

Центральный штифт

Центральный штифт – это часть, которая соединяет платформу и круговой гоночный трек. Таким образом, платформа и круговой гоночный трек образуют единое целое, а вилка свободно вращается вокруг своей оси.

Штифт крепится к платформе:

• посредством штамповки и соединения заклепками
• посредством горячей штамповки и закрепления с помощью стопорной гайки.

Штифт может состоять из болта и гайки.

Защитное покрытие

Защитное покрытие защищает вращающиеся механизмы ролика. Оно предотвращает от попадания пыли, твердых частиц и активных веществ.

2.2. Фиксированный ролик

Фиксированный ролик направляет колесо и обеспечивает направленность перемещения. Напротив, маневренность тележки зависит от применения поворотных роликов.

В общем, фиксированный ролик состоит из прессованной стальной пластины в форме буквы “U”. Внизу просверлены отверстия для размещения оси колеса, а вверху – отверстия для крепления к тележке.

3. Осевой механизм

Осевой механизм соединяет колесо с роликом. Обычно он состоит из штифта с резьбой, гайки, скрубберов и втулки.
В стандартных случаях осевой механизм крепится заклепками непосредственно к опорной вилке ролика.