การเลือกลูกล้ออุตสาหกรรมเพียงหารน้ำหนักอุปกรณ์ด้วยจำนวนล้อก็อาจให้ผลลัพธ์ที่ทำให้เข้าใจผิดได้ ปัญหาจะรุนแรงมากขึ้นเมื่อเครื่องจักรบรรทุกสิ่งของที่อยู่นอกศูนย์กลาง เคลื่อนที่บนพื้นไม่เรียบ ใช้ล้อหกหรือแปดล้อ หรือทำงานภายใต้การกระแทกซ้ำๆ
หลักการเลือกโหลดแบบ 3 ล้อขั้นพื้นฐานมีประโยชน์ในการสร้างจุดเริ่มต้น แต่อุปกรณ์จริงไม่ค่อยมีพฤติกรรมเหมือนแพลตฟอร์มที่สมดุลอย่างสมบูรณ์แบบ
สำหรับทีมวิศวกรที่ออกแบบเครื่องจักรเคลื่อนที่ รถเข็น สถานีงาน แพลตฟอร์ม AGV หรืออุปกรณ์สำหรับงานหนัก คำถามที่สำคัญกว่านั้นคือ:
ลูกล้อที่รับน้ำหนักมากที่สุดจะรับน้ำหนักได้เท่าใดระหว่างการทำงาน?
คู่มือนี้เน้นที่คำถามนั้น แทนที่จะคำนวณโหลดล้อพื้นฐานซ้ำๆ ระบบจะตรวจสอบโหลดเยื้องศูนย์ การกระจายโหลดแบบหลายล้อ การเคลื่อนไหวแบบไดนามิก การลดระดับสภาพแวดล้อม และข้อผิดพลาดในการเลือกทั่วไป
สำหรับรถเข็นที่เรียบง่ายและมีน้ำหนักเท่ากัน การคำนวณน้ำหนักบรรทุกต่อล้อตามทฤษฎีอาจเป็นจุดเริ่มต้นที่สมเหตุสมผล
อุปกรณ์จริงอาจแตกต่างกันมาก
จุดศูนย์ถ่วงอาจอยู่ใกล้ปลายด้านหนึ่งของเฟรมมากขึ้น แบตเตอรี่ มอเตอร์ ปั๊ม ส่วนประกอบไฮดรอลิก หรือส่วนประกอบหนักอื่นๆ อาจติดตั้งไว้ที่ด้านเดียว โครงแข็งสามารถถ่ายเทน้ำหนักเพิ่มเติมไปยังล้อบางล้อได้เมื่อพื้นไม่เรียบ
สาเหตุทั่วไปของการโหลดล้อที่ไม่สม่ำเสมอ ได้แก่:
· ส่วนประกอบที่มีน้ำหนักมากติดตั้งอยู่ใกล้ปลายด้านหนึ่งของแท่น
· แบตเตอรี่หรือมอเตอร์ติดตั้งอยู่ด้านเดียว
· เครื่องมือหรือวัสดุจัดเก็บไม่สม่ำเสมอ
· เฟรมอุปกรณ์ยาวที่มีจุดศูนย์ถ่วงสูง
· เฟรมแข็งที่ทำงานบนพื้นที่ไม่เรียบ
· ทางลาด ธรณีประตู ข้อต่อพื้น และช่องว่างการขยายตัว
· การสตาร์ท การหยุด หรือการหมุนกะทันหัน
·การลากจูงหรือการดำเนินการ AGV
· ความคลาดเคลื่อนในการผลิตและการติดตั้ง
ซึ่งหมายความว่าน้ำหนักเฉลี่ยต่อล้อไม่จำเป็นต้องเป็นน้ำหนักจริงที่บรรทุกโดยลูกล้อที่มีน้ำหนักมากที่สุด
สำหรับอุปกรณ์อุตสาหกรรมที่มีความต้องการสูง ความแตกต่างดังกล่าวสามารถกำหนดได้ว่าลูกล้อทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือหรือประสบปัญหาตลับลูกปืน ล้อ ตัวยึด หรือความล้มเหลวในการติดตั้งก่อนกำหนด
โหลดเยื้องศูนย์เกิดขึ้นเมื่อจุดศูนย์ถ่วงของอุปกรณ์และน้ำหนักบรรทุกไม่สอดคล้องกับจุดศูนย์กลางทางเรขาคณิตของโครงร่างลูกล้อ
ลองใช้ม้านั่งทดสอบแบบเคลื่อนที่ได้ที่น้ำหนัก 600 กก.
ถ้าโหลดมีการกระจายเท่าๆ กัน โหลดของลูกล้ออาจจะค่อนข้างสมดุล แต่สมมติว่าประมาณ 70% ของน้ำหนักทั้งหมดกระจุกตัวไปทางด้านหลังของแท่นซึ่งมีการติดตั้งล้อเลื่อน 2 ล้อ
คู่หลังจึงอาจมีส่วนแบ่งน้ำหนักที่มากกว่ามาก
การคำนวณทางวิศวกรรมเชิงปฏิบัติสามารถแสดงได้ดังนี้:
ความจุที่ต้องการต่อลูกล้อที่รับน้ำหนักมาก =(น้ำหนักรวมทั้งหมด × อัตราส่วนการรับน้ำหนักนอกศูนย์กลางโดยประมาณ ÷ จำนวนลูกล้อในด้านที่รับน้ำหนักมาก) × ปัจจัยด้านความปลอดภัย
ตัวอย่างเช่น:
· น้ำหนักรวมรวม: 600 กก
· อัตราส่วนน้ำหนักบรรทุกด้านหลังโดยประมาณ:70%
· ล้อหลัง: 2
· ปัจจัยด้านความปลอดภัย:1.5
การคำนวณ:
(600 × 0.70 ÷ 2) × 1.5 = 315 กก
ในสถานการณ์ที่เรียบง่ายนี้ การเลือกลูกล้อโดยยึดตาม:
600 ۞ 4 = 150 กก
จะประเมินน้ำหนักที่บรรทุกโดยล้อหลังต่ำเกินไปอย่างมาก
การกระจายโหลดที่แน่นอนควรได้รับการยืนยันจากตำแหน่งจุดศูนย์ถ่วงของอุปกรณ์ รูปทรงของเฟรม และข้อมูลการทดสอบโหลด ตัวเลข 70% ข้างต้นเป็นเพียงตัวอย่างทางวิศวกรรม ไม่ใช่กฎการกระจายแบบสากล
ในกรณีที่การโหลดที่ผิดปกติมักเกิดขึ้น
ปัญหานี้มีความเกี่ยวข้องอย่างยิ่งกับ:
· ฐานเครื่องจักรเคลื่อนที่
· ตู้เก็บแบตเตอรี่และพลังงาน
· สถานีงานอุตสาหกรรม
· โต๊ะเชื่อม
· รถเข็นเครื่องมือ
· แพลตฟอร์มปั๊มและคอมเพรสเซอร์
· อุปกรณ์ทางการแพทย์
· รถเข็นขนย้ายวัสดุ
· แพลตฟอร์ม AGV
· เฟรมอุตสาหกรรม ยาว
สำหรับอุปกรณ์ที่มีจุดศูนย์ถ่วงเยื้องศูนย์อย่างชัดเจน การเลือกลูกล้อควรเริ่มต้นด้วยด้านที่รับน้ำหนักมากที่สุด แทนที่จะเป็นน้ำหนักโดยเฉลี่ยของลูกล้อทั้งหมด
การเพิ่มลูกล้อมากขึ้นอาจเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนักได้ เนื่องจากน้ำหนักรวมจะกระจายไปตามล้อต่างๆ มากขึ้น
ในทางปฏิบัติ การแบ่งโหลดไม่ค่อยสมบูรณ์แบบ
แท่นหกล้อไม่จำเป็นต้องวางน้ำหนักหนึ่งในหกของทุกล้อเสมอไป เช่นเดียวกับแพลตฟอร์มแปดล้อ
ปัจจัยหลายประการสามารถป้องกันไม่ให้โหลดเท่ากัน:
· พื้นไม่เรียบ
·การโก่งตัวของเฟรม
· ความแตกต่างของความสูงในการติดตั้ง ลูกล้อ
· ความคลาดเคลื่อนในการเชื่อมหรือการผลิต
· เส้นผ่านศูนย์กลาง ล้อ ไม่เท่ากัน
· ทิศทางการหมุนที่แตกต่างกัน
· ตำแหน่งน้ำหนักบรรทุก
· ความแข็งของเฟรม
· ระยะห่างระหว่างฐานล้อและล้อ
แท่นที่แข็งแรงสามารถถ่ายเทน้ำหนักที่ไม่สมส่วนไปยังล้อน้อยลงได้ เมื่อส่วนหนึ่งของเฟรมพบกับความผิดปกติของพื้น
ด้วยเหตุนี้ บางครั้งวิศวกรจึงใช้สมมติฐานในการแบ่งโหลดที่มีประสิทธิภาพ แทนที่จะหารน้ำหนักรวมด้วยจำนวนล้อทั้งหมด
ตัวอย่างเช่น เครื่องจักร 8 ล้อในทางทฤษฎีอาจกระจายน้ำหนักไปยังล้อทั้ง 8 ล้อในทางทฤษฎี แต่การคำนวณการออกแบบจริงอาจใช้จุดรับน้ำหนักที่มีประสิทธิภาพน้อยลง ขึ้นอยู่กับเฟรมและสภาพการทำงาน
นี่ไม่ใช่สูตรสากล
ตัวหารที่มีประสิทธิผลที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับ:
· เค้าโครง ลูกล้อ
· โครงสร้างเฟรม
· ระยะห่างระหว่างล้อ
· จุดศูนย์ถ่วง
· สภาพพื้น
· ความคลาดเคลื่อนในการติดตั้ง
· ไม่ว่าอุปกรณ์จะอยู่กับที่หรือกำลังเคลื่อนที่ก็ตาม
สำหรับแพลตฟอร์มอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ การทดสอบการรับน้ำหนักทางกายภาพหรือการวิเคราะห์โครงสร้างสามารถให้ผลลัพธ์ที่เชื่อถือได้มากกว่าการใช้การกระจายน้ำหนักที่สมบูรณ์แบบ
ข้อผิดพลาดในการเลือกลูกล้อที่พบบ่อยที่สุดประการหนึ่งคือการเปรียบเทียบน้ำหนักรวมของอุปกรณ์กับพิกัดน้ำหนักคงที่ของลูกล้อเท่านั้น
เครื่องจักรอาจมีน้ำหนัก 500 กิโลกรัมขณะจอดอยู่กับที่ แต่จะได้รับแรงที่สูงกว่ามากเมื่อเริ่มเคลื่อนที่ หยุดกะทันหัน เลี้ยว หรือข้ามสิ่งกีดขวาง
กำลังโหลดแบบคงที่
โหลดแบบคงที่หมายถึงโหลดที่บรรทุกในขณะที่อุปกรณ์ยังคงอยู่กับที่
มันเกี่ยวข้องกับ:
· เครื่องจักรที่จอดอยู่
· รถเข็นเก็บของ
· เวิร์กสเตชันแบบอยู่กับที่
· การวางตำแหน่งอุปกรณ์
· การใช้งานปรับระดับ
กำลังโหลดแบบไดนามิก
โหลดแบบไดนามิกเกิดขึ้นในขณะที่อุปกรณ์กำลังเคลื่อนที่
โหลดจริงอาจเพิ่มขึ้นเนื่องจาก:
· การเริ่มต้นและหยุด
· การเลี้ยว
· ช่องว่างของพื้น
· เกณฑ์
·ทางลาด
· คอนกรีตไม่เรียบ
· การลากจูง
· ผลกระทบซ้ำแล้วซ้ำเล่า
· การเปลี่ยนแปลงทิศทางบ่อยครั้ง
ด้วยเหตุนี้ จึงควรพิจารณาพิกัดการรับน้ำหนักแบบไดนามิกของลูกล้อเมื่อมีการเคลื่อนย้ายอุปกรณ์เป็นประจำ
ลูกล้อที่ปรากฏเพียงพอจากพิกัดคงที่อาจมีอายุการใช้งานไม่เพียงพอภายใต้การโหลดแบบไดนามิกซ้ำๆ
คำถามทางวิศวกรรมเชิงปฏิบัติ
แทนที่จะถามว่า:
“ลูกล้อนี้สามารถถือเครื่องได้หรือไม่”
ถาม:
“ลูกล้อนี้สามารถรองรับเครื่องจักรในขณะที่เคลื่อนที่ซ้ำๆ ภายใต้พื้นจริงและสภาพการทำงานได้หรือไม่”
ความแตกต่างนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับลูกล้ออุตสาหกรรมสำหรับงานหนักใช้กับอุปกรณ์การผลิต
ความสามารถในการรับน้ำหนักของลูกล้อไม่ควรพิจารณาแยกจากสภาพแวดล้อมการทำงาน
พื้นในอาคารเรียบและพื้นโรงงานหยาบทำให้เกิดความต้องการล้อ แบริ่ง ขายึด และอุปกรณ์ติดตั้งที่แตกต่างกัน
ข้อมูลอ้างอิงทางวิศวกรรมเชิงปฏิบัติอาจมีลักษณะดังนี้:
| สภาพการทำงาน | ช่วงปัจจัยด้านความปลอดภัยโดยทั่วไป* | การพิจารณาคัดเลือก |
| คอนกรีตในร่มเรียบ เคลื่อนไหวได้เป็นครั้งคราว | 1.3–1.5 | ลูกล้ออุตสาหกรรมทั่วไป |
| พื้นโรงงานมาตรฐาน เคลื่อนย้ายบ่อย | ประมาณ 1.5 | ลูกล้ออุตสาหกรรมไนลอนหรือ PU |
| พื้นหยาบ ทางลาด ธรณีประตู | 1.5–1.8 | ลูกล้อเสริมความแข็งแรง |
| การเคลื่อนไหวหนักอย่างต่อเนื่อง | 1.8–2.0 | ลูกล้ออุตสาหกรรมสำหรับงานหนัก |
| สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงหรือมีฤทธิ์กัดกร่อน | 2.0+ หรือการลดพิกัดวัสดุ | โครงสร้างลูกล้อเฉพาะการใช้งาน |
อุณหภูมิและการสัมผัสสารเคมี
อุณหภูมิสูงอาจทำให้ประสิทธิภาพของวัสดุล้อและสารหล่อลื่นบางชนิดลดลง
สภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนอาจส่งผลต่อ:
· วงเล็บ
· ตลับลูกปืน
· เพลา
· รัด
· แกนล้อ
ในแอปพลิเคชันเหล่านี้ การเพิ่มปัจจัยด้านความปลอดภัยเชิงตัวเลขเพียงอย่างเดียวอาจไม่สามารถแก้ปัญหาได้ วัสดุและโครงสร้างของลูกล้อต้องสอดคล้องกับสภาพแวดล้อมด้วย
ตัวอย่างเช่น ลูกล้อที่มีความสามารถในการรับน้ำหนักเพียงพออาจมีอายุการใช้งานสั้น หากวัสดุล้อหรือส่วนประกอบที่เป็นโลหะไม่เหมาะสมกับสภาพการทำงาน
กรณีที่ 1: รถเข็นมือถือที่โหลดนอกศูนย์กลาง
รถเข็นเคลื่อนที่มีน้ำหนักประมาณ 520 กก. และใช้ล้อสี่ล้อ
ทีมวิศวกรเริ่มคำนวณ:
520 ۞ 4 = 130 กก. ต่อล้อ
ลูกล้อที่รับน้ำหนักได้ 150 กก. ก็ถือว่าเพียงพอแล้ว
อย่างไรก็ตาม มวลอุปกรณ์ส่วนใหญ่จะกระจุกตัวอยู่ที่ด้านหนึ่งของรถเข็น ในระหว่างการทำงาน ล้อทั้งสองข้างที่ด้านนั้นจะรับน้ำหนักที่สูงกว่ามาก
หลังจากผ่านไปหลายสัปดาห์ ลูกล้อที่บรรทุกของหนักก็แสดง:
· การเสียรูปของล้อ
· เสียงแบริ่ง
·การดัดงอวงเล็บ
· การสึกหรอก่อนวัยอันควร
การคำนวณไม่จำเป็นต้องผิดทางคณิตศาสตร์เสมอไป
ปัญหาก็คือสมมติฐานของการกระจายโหลดที่เท่ากัน
แนวทางที่ดีกว่าคือการประมาณอัตราส่วนการรับน้ำหนักในด้านที่รับน้ำหนักมาก และกำหนดขนาดลูกล้อให้เหมาะสม
กรณีที่ 2: แท่นเครื่องจักรหกล้อ
มีการติดตั้งเครื่องจักรน้ำหนัก 1,800 กิโลกรัมบนล้อที่เหมือนกันหกล้อ
การคำนวณอย่างง่ายให้:
1,800 ÷ 6 = 300 กก. ต่อล้อ
อย่างไรก็ตาม โครงเครื่องจักรมีความแข็งและพื้นโรงงานไม่ได้ระดับอย่างสมบูรณ์
เมื่อเครื่องจักรเคลื่อนที่ ล้อหลายล้อจะแบ่งภาระไม่เท่ากัน ผลลัพธ์ที่ได้คือการรับน้ำหนักเฉพาะจุดที่สูงขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อข้ามข้อต่อพื้นหรือธรณีประตู
ในสถานการณ์เช่นนี้ ทีมวิศวกรควรพิจารณา:
· จุดรับน้ำหนักที่มีประสิทธิภาพ
· ความแข็งแกร่งของเฟรม
· ความเผื่อในการติดตั้ง ลูกล้อ
·ผลกระทบแบบไดนามิก
· วัสดุล้อ
· สภาพพื้น
เป้าหมายไม่ใช่แค่การติดตั้งลูกล้อให้มากขึ้นเท่านั้น เพื่อให้แน่ใจว่าโครงร่างล้อและโครงช่วยให้สามารถบรรทุกน้ำหนักได้อย่างน่าเชื่อถือ
ก่อนที่จะสรุปข้อมูลจำเพาะของลูกล้อ ให้ดำเนินการตรวจสอบดังต่อไปนี้
1. ยืนยันน้ำหนักรวมตามจริง
รวม:
· น้ำหนักอุปกรณ์
· น้ำหนักบรรทุกสูงสุด
· เครื่องมือ
· แบตเตอรี่
· เครื่องประดับ
· วัสดุสิ้นเปลือง
· ส่วนประกอบแบบถอดได้ใดๆ ที่อาจยังคงติดตั้งอยู่ระหว่างการทำงาน
อย่าคำนวณความจุของล้อจากน้ำหนักเปล่าของอุปกรณ์ หากเครื่องทำงานตามปกติโดยบรรทุกเต็มที่
2. ระบุจุดศูนย์ถ่วง
ถาม:
· โหลดอยู่ตรงกลางหรือไม่?
· น้ำหนักส่วนใหญ่อยู่ที่ปลายด้านหนึ่งหรือไม่?
· ด้านหนึ่งหนักกว่าหรือไม่?
· จุดศูนย์ถ่วงสูงหรือไม่?
· ตำแหน่งเพย์โหลดเปลี่ยนแปลงระหว่างการใช้งานหรือไม่
สำหรับอุปกรณ์เยื้องศูนย์ ให้คำนวณน้ำหนักบรรทุกที่เป็นไปได้บนลูกล้อหรือกลุ่มลูกล้อที่รับน้ำหนักมากที่สุด
3. ตรวจสอบเค้าโครงลูกล้อ
ทบทวน:
· จำนวนลูกล้อ
· ระยะห่างลูกล้อ
· ฐานล้อ
· ตำแหน่งลูกล้อหมุนและแข็ง
· สถานที่ติดตั้ง
· ขนาดเฟรม
จำนวนล้อที่เพิ่มขึ้นไม่ได้รับประกันการกระจายน้ำหนักที่เท่ากันโดยอัตโนมัติ
4. แยกข้อกำหนดแบบคงที่และแบบไดนามิก
หากอุปกรณ์เคลื่อนที่เป็นประจำ ให้ใช้อัตราไดนามิกเป็นพารามิเตอร์การเลือกคีย์
พิจารณา:
· ความเร็วในการเดินทาง
· ความถี่ในการเริ่มและหยุด
· การเลี้ยว
· การลากจูง
· ช่องว่างของพื้น
·ทางลาด
· เกณฑ์
· ความถี่กระแทก
5. ใช้ระยะขอบความปลอดภัยที่เหมาะสม
เลือกปัจจัยด้านความปลอดภัยตามสภาพแวดล้อมการทำงานจริง แทนที่จะใช้หมายเลขเดียวสำหรับทุกการใช้งาน
6. จับคู่โครงสร้างลูกล้อให้เข้ากับสิ่งแวดล้อม
ตรวจสอบ:
· วัสดุล้อ
· ประเภท ตลับลูกปืน/รองลื่น
· วัสดุ เหล็กยึด
· ความต้านทานการกัดกร่อน
· ทนต่ออุณหภูมิ
· การสัมผัสสารเคมี
· ข้อกำหนดการป้องกันพื้น
ขั้นตอนสุดท้ายนี้มีความสำคัญเนื่องจากความสามารถในการรับน้ำหนักเพียงอย่างเดียวไม่ได้กำหนดอายุการใช้งาน
หลักการเลือกน้ำหนักบรรทุกแบบ 3 ล้อเป็นจุดเริ่มต้นที่มีประโยชน์สำหรับการกำหนดขนาดล้ออุตสาหกรรม แต่นั่นไม่ใช่จุดสิ้นสุดของการคำนวณ
เมื่ออุปกรณ์มีน้ำหนักมากขึ้น ยาวขึ้น เคลื่อนที่ได้ หรือบรรทุกไม่เท่ากัน ปัจจัยเพิ่มเติมหลายประการจะมีความสำคัญ:
· การกระจายโหลดแบบเยื้องศูนย์
· จุดรับน้ำหนักที่มีประสิทธิภาพ
·การโหลดแบบไดนามิก
· พื้นและสภาพการใช้งาน
· การปรับปัจจัยด้านความปลอดภัย
· วัสดุ ล้อ และ ตัวยึด
· ความแข็งแกร่งของเฟรมและความแม่นยำในการติดตั้ง
ลูกล้อที่รับน้ำหนักมากที่สุด—ไม่ใช่ลูกล้อทั่วไป—ควรขับเคลื่อนการตัดสินใจด้านความจุสำหรับการใช้งานที่มีความต้องการสูง
สำหรับผู้ผลิตอุปกรณ์ OEM วิธีการตามการใช้งานนี้สามารถลดความเสี่ยงของการสึกหรอของล้อก่อนกำหนด แบริ่งขัดข้อง การเสียรูปของตัวยึด และค่าใช้จ่ายในการเปลี่ยนที่ไม่คาดคิด
ลูกล้อ CMCLซึ่งมีฐานอยู่ในจีนลูกล้ออุตสาหกรรมผู้ผลิต ทำงานร่วมกับผู้ผลิตอุปกรณ์เกี่ยวกับการกำหนดค่าล้อสำหรับอุปกรณ์เคลื่อนที่ที่ใช้งานหนัก แท่นเครื่องจักร รถเข็น และการใช้งานทางอุตสาหกรรมอื่นๆ แนวทางทางวิศวกรรมจะพิจารณาการกระจายน้ำหนัก สภาพแวดล้อมการทำงาน วัสดุล้อ และข้อกำหนดในการติดตั้ง แทนที่จะอาศัยความจุที่ระบุเพียงอย่างเดียว
เมื่อเลือกลูกล้อสำหรับเครื่องจักรใหม่หรือแพลตฟอร์มแบบเคลื่อนที่ ให้เริ่มต้นด้วยเส้นทางการรับน้ำหนักจริงและสภาพการทำงาน การคำนวณที่ถูกต้องไม่ใช่แค่การค้นหาลูกล้อที่รับน้ำหนักได้เท่านั้น แต่ยังเกี่ยวกับการทำความเข้าใจว่าลูกล้อตัวไหนรับน้ำหนักได้ ภายใต้เงื่อนไขใด และนานเท่าใด

