Rolki i koła do zastosowań przemysłowych – budownictwo i zastosowania

W inżynierii mechanicznej i ogólnych procesach automatyzacji istotne jest, aby materiały i elementy konstrukcyjne były transportowane szybko i sprawnie z punktu A do punktu B. Wymaga to celowego prowadzenia i wyrównywania wzdłuż ścieżek przenoszenia. Rolki, a także bębny znacząco przyczyniają się do spełnienia tych funkcji. W tym artykule analizuje się, jakie rodzaje materiałów są używane i do jakich konkretnych zastosowań są używane rolki.

Definicja: Rolki, bębny, koła, bandaże i ich konstrukcja

Dla celów inżynierii mechanicznej rolka jest pierścieniowym elementem maszyny w kształcie tarczy (pusty-cylindryczny), który jest obrotowo zamontowany na osi lub sworzniu rolkowym jako oś obrotu, tak że może się obracać przy najmniejszym możliwym tarciu. Rozróżnienie między rolką a bębnem, zwane również bębnem nośnym, nie odnosi się do funkcji, ale raczej do ich geometrii. Rolki i bębny są pustymi cylindrami widzianymi geometrycznie i różnią się stosunkiem promienia elementu do wysokości elementu. Jeśli szerokość powierzchni tocznej rolki przekracza jej promień, jest to zwykle określane jako bęben.

Koła są również komponentami, które umożliwiają ruch toczny. Jednak w porównaniu z rolkami, koła zwykle składają się z obręczy, bandaża (powierzchnia robocza) i łożyska koła. Oś lub sworzeń łożyskowy łączy korpus koła z obudową i zapewnia bezpieczne osadzenie w uchwycie. Bandaż to powłoka ochronna lub ścierna nakładana na wałek lub koło, zwana również powierzchnią toczną. Wpływa to również na łatwość poruszania się.

W zależności od warunków podłogi należy dobrać różne bandaże. Na przykład guma ma wysoki stopień ochrony podłogi, ale ma stosunkowo wysokie opory rozruchu i toczenia. Powłoki metalowe mają bardzo dużą nośność, ale nie nadają się do delikatnych podłóg ze względu na wysoki nacisk na powierzchnię. Wyspecjalizowane, wysokowydajne tworzywa sztuczne, które wymuszają niską wagę i wysoką odporność na zużycie, są również wykorzystywane przez przemysł.

W przeciwieństwie do kół rolki bezpośrednio pochłaniają obciążenie pierścienia zewnętrznego (bezpośredni kontakt). Rozróżnia to rolki od czystych łożysk kulkowych, które - ze względu na ich zakres zastosowań i wynikający z tego różny rozkład obciążenia - mogą również mieć pierścień zewnętrzny o zmniejszonej grubości. Pod względem technicznym rolka gąsienicy lub rolka nośna jest zatem łożyskiem tocznym wzmocnionym na pierścieniu zewnętrznym.

Różne zastosowania rolek

Rolki zasadniczo umożliwiają ruch. Mogą podejmować się różnych zadań. Ich główne zastosowania obejmują:

• Sprzęt, np. rolki aparatury, technologia napędowa, np. rolka napędowa
• Sprzęt do transportu materiałów, np. rolki gąsienicowe
• Technologia napędowa, np. rolki napędowe, podzespoły maszyn, np. rolki napędowe do maszyn o dużej wytrzymałości

Na przykład, rolki aparatury są używane jako urządzenia ułatwiające transport ciężkiego sprzętu. W tym celu są one przykręcane do dna wózka transportowego lub samego sprzętu. Technologia napędowa wykorzystuje wałki do wspomagania transferu energii między różnymi elementami napędowymi, a tym samym wpływa na prędkość obrotową i prędkość obrotową. Sprzęt do transportu materiałów wykorzystuje nie tylko rolki do transportu, ale także do różnych innych zastosowań. W tym przypadku jednak na ogół nie są one instalowane na stałe na transportowanym ładunku, ale zamiast tego ułatwiają przepływ materiałów, np. na przenośnikach rolkowych. Rolki odchylające taśmy przenośnika specjalnego przeznaczenia kierują taśmy przenośnika we właściwym kierunku i stabilizują ruch.

Więcej informacji na temat transportu materiałów można znaleźć w naszym artykule na temat przemysłowego transportu materiałów.

Materiały dla rolek

To, który materiał zostanie wybrany dla rolki, zależy od tego, z którym materiałem lub przedmiotem będzie miała kontakt rolka. Zasadniczo stosuje się następujące materiały:

• Kauczuk poliuretanowy (PU) / guma
• Metal
• Żywica
• Tworzywa sztuczne o wysokiej wydajności

Rolki poliuretanowe i gumowe są stosowane w przypadku wrażliwych materiałów i powierzchni oraz podczas przenoszenia, takich jak papier lub cienkie części metalowe. Wysokowydajne tworzywa sztuczne (np. poliamid, POM) są stosowane w środowiskach o specjalnych wymaganiach higienicznych. Mają gładką powierzchnię, która powoduje niewielkie tarcie i nie reagują chemicznie. Z drugiej strony rolki metalowe są korzystnie stosowane w środowiskach o ekstremalnych temperaturach, agresywnych chemikaliach lub ciężkich obciążeniach mechanicznych, w których rolki PU lub gumowe nie wytrzymałyby.

Szczegółowe informacje na temat wysokowydajnych tworzyw sztucznych i ich właściwości można znaleźć w naszym artykule Specjalne zastosowania tworzyw sztucznych w przemyśle: właściwości, odporność i przykłady zastosowań.

Różne rodzaje rolek

Rolki można rozróżnić pod względem geometrii i powiązanych zastosowań. Termin rolka prowadząca ogólnie odnosi się do rolki pracującej na biegu jałowym, tj. rolki nienapędzanej. Jednak w odniesieniu do ich funkcji i związanej z nimi konstrukcji, lekarze rozróżniają je na wałki toczne, wałki podporowe, wałki odchylające i wałki prowadzące, wałki krzywkowe i wałki transportowe.

Rolki gąsienic

Oprócz różnych zastosowań przemysłowych, wałki gąsienicowe, zwane również rolkami podporowymi, są niezbędnymi komponentami w systemach podwoziowych ciężkich pojazdów przemysłowych, takich jak koparki gąsienicowe i pojazdy gąsienicowe. Rolki gąsienic zapewniają stabilną i ruchomą podstawę maszyny, jednocześnie absorbując wstrząsy. Zamontowane w dolnej części podwozia, mają bezpośredni kontakt z ruchomym łańcuchem podczas jazdy, a tym samym podtrzymują ciężar maszyny na podłodze.

Jednak rolka gąsienicy jest zwykle rozumiana jako łożysko składające się z pojedynczego lub wielorzędowego łożyska kulkowego ze wzmocnionym pierścieniem zewnętrznym i wewnętrznym. Wzmocniony pierścień zewnętrzny tworzy powierzchnię roboczą rolki gąsienicy. Ta powierzchnia toczna może składać się bezpośrednio z pierścienia zewnętrznego lub innego materiału, który może być osadzony w celu poprawy charakterystyki działania.

Zalety rolek gąsienic obejmują:

• wysoka obciążalność
• odporność
• zoptymalizowane prowadzenie i przekazywanie mocy.

Aby dowiedzieć się więcej o rolkach tocznych lub wałkach krzywkowych i ich zastosowaniach, zapoznaj się z naszym artykułem Rolki krzywkowe i popychacze: Podstawowa wiedza i przeznaczenie.

Rolki krzywkowe

Wałki krzywkowe to wysoce stabilne łożyska wału z grubym pierścieniem zewnętrznym i koszykiem łożyska wałeczkowego ze zintegrowanymi rolkami igiełkowymi. Konstrukcja z igłą w kształcie klatki pomaga zwiększyć moc obrotową, aby poradzić sobie z dużymi prędkościami. Pierścień zewnętrzny jest grubszy niż w przypadku zwykłych łożysk tocznych, aby umożliwić stosowanie przy dużych obciążeniach udarowych lub ciężkich obciążeniach.

W poniższej tabeli przedstawiono przegląd różnych rolek krzywkowych:

Rolki przenośnikowe

Rolki przenośnikowe służą do transportu np. ładunku. Przenośniki rolkowe zwykle wykorzystują na przykład kilka obrotowych rolek rozmieszczonych równolegle do obiektów transportowych. Są niezawodne, często wytrzymują duże obciążenia, a zatem są również stosowane w przenośnikach taśmowych. Rolki przenośnikowe służą również jako wały napędowe w systemach przenoszenia napędzanych taśmą. Wykonane są z wytrzymałej stali narzędziowej węglowej lub hartowanej stali narzędziowej, ponieważ muszą być w stanie przenosić obciążenia momentem obrotowym. W przypadku zastosowań o szczególnie dużych obciążeniach można je wyposażyć w chromowane wykończenie. Wałek odchylający z łożyskiem kulkowym jest jednym z wariantów rolki przenośnikowej. Odporność na tarcie jest minimalizowana przez łożysko kulkowe. Systemy przenośników wykorzystują je również jako rolki podporowe w przenośnikach rolkowych do wydajnego transportu materiałów. Zalety rolek przenośnikowych obejmują:

• niskie tarcie
• wysoka obciążalność
• różne opcje napędu, np. pasy, silnik
• Sprawny transport materiałów.

Rolki przenośnikowe są niezbędnymi elementami przenośników taśmowych i przenośników rolkowych. Więcej na ten temat w naszym artykule Przenośniki taśmowe w centrum uwagi: budowa, przenośność i wybór pasów do zoptymalizowanych procesów i przenośników kołowych, przenośników rolkowych, taśm rolkowych – budowa, funkcja i zalety.

Rolki podtrzymujące, popychacze rolkowe, popychacze bębnowe

Rolki podporowe to bardzo stabilne łożyska z koszykiem łożyska tocznego z rolkami w kształcie igły jako elementami tocznymi. Konstrukcja bez wałów pozwala na ich wykorzystanie w sposób oszczędzający przestrzeń. Konstrukcja łączy gruby pierścień zewnętrzny i wewnętrzny z korpusem rolki w kształcie igły stosowanym na wałkach krzywkowych. Rolki podporowe mogą być używane w zastosowaniach z siłami działającymi lub wymagających dużych prędkości. Długość sworznia do mocowania rolki podtrzymującej można skonfigurować tak, aby rolki podtrzymujące można było łatwo dostosować do wymaganej sytuacji montażowej. W poniższej tabeli przedstawiono przegląd różnych rolek podporowych:

Podobnie jak popychacze rolkowe, rolki podtrzymujące, zwane również rolkami górnymi, spełniają funkcję nośną lub wspierającą. Podobnie jak wszystkie rodzaje rolek tocznych, rolki podporowe nie są napędzane. Rolki podporowe, zwane również rolkami bębna, nie mają bezpośredniego kontaktu z podłogą, ale z ładunkiem, który ma być podparty, lub z pasem, na którym przenoszony jest podparty przedmiot.

Na przykładzie koparki gąsienicowej rolki podtrzymujące są montowane w górnej części układu podwozia i są odpowiedzialne za równomierne prowadzenie łańcuchów koparki gąsienicowej i zapobieganie ich zwiotczeniu. Na przenośnikach taśmowych podpierają taśmę, aby zapobiec zwiotczeniu pasa pod ciężarem transportowanego materiału. Łożyska rolkowe są montowane w przenośnikach rolkowych jako rolki nienapędzane i przewożą ciężar przewożonych przedmiotów.

Rolki prowadzące

Rolki prowadzące służą do precyzyjnego sterowania i sterowania. Zapewniają one na przykład, że transportowany przedmiot pozostaje na określonym pasie. Rolki prowadzące wykonane ze stali są często stosowane w przemyśle, ponieważ mogą absorbować szczególnie duże obciążenia. Rolki prowadzące z łożyskami kulkowymi zapewniają płynny transport i umożliwiają dostosowanie do obiektu, który ma być prowadzony, przy użyciu różnych profili i kształtów rowków.

Rolki prowadzące są dostępne z różnymi rowkami, które zapewniają optymalną przyczepność i niezawodne prowadzenie. Na przykład istnieją profile rowkowe typu U dla szyn okrągłych, profile rowkowe typu V dla szyn trójkątnych i profile rowkowe typu H dla szyn prostokątnych.

Zalety rolek prowadzących:

• nawigacja precyzyjna
• wysoka stabilność
• różne profile rowków
• zmniejszone zużycie

Aby uzyskać informacje na temat prowadnic szyn profilowych, zapoznaj się z naszym artykułem Prowadnice szyn profilowych: rodzaje, funkcje, okres eksploatacji, konserwacja, alternatywy.

Rolki kulowe

Rolki kulowe są szczególnym rodzajem łożysk wałeczkowych, których szczególną cechą są szybkie ruchy w dowolnym kierunku i płaszczyźnie. Ich głównym zastosowaniem jest transport materiałów.

Obudowa rolek kulkowych często składa się ze stali lub stalowej płyty. Łóżko kulkowe wypełnione kulkami podtrzymującymi jest zintegrowane z wnętrzem obudowy. Kulka nośna jest umieszczana na kulkach podporowych jako element rolkowy. Umożliwia ruch o niskim tarciu. Rolki kulkowe mogą również wytrzymać duże obciążenia. Zalety rolek kulkowych to:

• niski poziom hałasu
• płynna praca
• możliwość pochłaniania dużych obciążeń
• niska masa własna
• łatwy montaż
• długi okres eksploatacji.

Obrotowe kółka samonastawne, kółka samonastawne, kółka stałe

Obrotowe kółka samonastawne służą do sterowania kierunkiem.

Stół obrotowy, który umożliwia obrót o 360 stopni, jest często instalowany dla ułatwienia ruchu. Obrotowe kółka samonastawne, kółka samonastawne i stałe można znaleźć w wielu zastosowaniach transportowych. Obejmują one zarówno przykręcanie do skrzynek transportowych dla lepszego ruchu, jak i obrotowe kółka samonastawne do dużych obciążeń w środowiskach przemysłowych. W przeciwieństwie do obrotowych kółek samonastawnych, stałe kółka samonastawne są sztywne i tym samym zwiększają stabilność ruchów liniowych. Połączenie obu zapewnia, że nawet duży i ciężki sprzęt może być transportowany bezpiecznie i szybko. Zalety obrotowych kółek samonastawnych:

• wysoka zwrotność
• proste sterowanie kierunkiem
• minimalny wysiłek fizyczny.

Więcej szczegółowych informacji na temat obrotowych kółek samonastawnych i stałych kółek samonastawnych oraz na co zwrócić uwagę przy ich wyborze znajduje się w naszym artykule „7 kroków do wyboru obrotowego kółka samonastawnego”.