Rullar och hjul för industriellt bruk – Konstruktion och tillämpningar

Inom maskinteknik och i allmänna automatiseringsprocesser är det viktigt att material och konstruktionskomponenter transporteras snabbt och effektivt från A till B. Detta kräver målmedveten styrning och inriktning längs transportvägarna. Rullar och även trummor bidrar avsevärt till att uppfylla dessa funktioner. Denna artikel undersöker vilka typer av material som används och för vilka specifika applikationer rullar används.

Definition: Rullar, trummor, hjul, bandage och deras konstruktion

För maskinteknik är en rulle ett ringformat (ihåligt-cylindriskt) maskinelement som är roterbart monterat på en axel eller ett rullstift som en rotationsaxel så att det kan rotera med minsta möjliga friktion. Differentieringen mellan roller och trumma, även kallad carriertrumma, hänvisar inte till funktionen, utan snarare till deras geometri. Rullar och trummor är båda ihåliga cylindrar som ses geometriskt och skiljer sig åt genom deras förhållande mellan komponentradie och komponenthöjd. Om bredden på rullytan på en vals överstiger sin radie kallas detta vanligtvis för en trumma.

Hjul är också komponenter som möjliggör en rullande rörelse. Men jämfört med rullar består hjulen vanligtvis av en fälg, ett bandage (löpyta) och ett hjullager. En axel eller ett lagerstift ansluter hjulhuset till huset och säkerställer ett säkert säte i hållaren. Ett bandage är den skyddande eller slitage beläggning som appliceras på en rulle eller hjul, även kallad rullande yta. Detta påverkar också rörelsens lätthet.

Olika bandage bör väljas beroende på golvförhållandena. Till exempel har gummi en hög grad av golvskydd, men har en relativt hög start och rullmotstånd. Metallbeläggningar har en mycket hög lastkapacitet, men är inte lämpliga för känsliga golv på grund av det höga ytkontakttrycket. Specialiserad högpresterande plast, som tvingar med sin låga vikt och höga slitstyrka, används också av industrin.

I motsats till hjul absorberar rullarna lasten direkt på den yttre ringen (direktkontakt). Detta skiljer rullar från rena kullager, som - på grund av deras tillämpningsområde och den resulterande olika belastningsfördelningen - också kan ha en yttre ring med minskad tjocklek. I tekniska termer är en spårvals eller stödvals därför ett rullningslager förstärkt på den yttre ringen.

Olika tillämpningar av rullar

Rullar tillåter i grunden rörelse. De kan ta sig an olika uppgifter. Deras huvudsakliga tillämpningar inkluderar:

• Utrustning, t.ex. apparatrullar, drivteknik, t.ex. drivvals
• Materialhanteringsutrustning, t.ex. spårrullar
• Drivteknik, t.ex. drivrullar, maskinkomponenter, t.ex. transportrullar för maskiner i tunga tillämpningar

Till exempel används apparatrullar som anordningar för att underlätta transport av tung utrustning. För detta ändamål är de fastbultade på botten av en transportvagn eller själva utrustningen. Drivtekniken använder rullar för att stödja överföringen av energi mellan olika drivelement och därmed påverka rotationshastighet och hastighet. Materialhanteringsutrustning använder inte bara rullar för transport, utan även för olika andra tillämpningar. Här är de dock i allmänhet inte permanent installerade på den transporterade lasten utan underlättar istället materialflödet, t.ex. på rullbanor. Deflektionsrullar för specialtransportband styr transportbanden i rätt riktning och stabiliserar rörelsen.

För mer information om materialhantering, se vår artikel om industriell materialhantering.

Material för rullar

Vilket material som väljs för en rulle beror på vilket material eller arbetsstycke rullen kommer i kontakt med. I grund och botten används följande material:

• Polyuretan (PU) / gummi
• Metall
• Harts
• Högpresterande plast

Polyuretan- och gummirullar används när känsliga material och ytor hanteras, såsom papper eller tunna plåtdelar. Högpresterande plaster (t.ex. polyamid, POM) används i miljöer med särskilda hygienkrav. De har en slät yta, vilket orsakar liten friktion, och reagerar inte kemiskt. Metallrullar används däremot helst i miljöer med extrema temperaturer, aggressiva kemikalier eller tunga mekaniska belastningar där PU- eller gummirullar inte skulle hålla.

Detaljer om högpresterande plaster och deras egenskaper finns i vår artikel Special-purpose Plastics in Industry: egenskaper, motstånd och applikationsexempel.

Olika typer av rullar

Rullar kan urskiljas när det gäller deras geometri och tillhörande applikationer. Termen löprulle hänvisar i allmänhet till en tomgångsgående, dvs. icke-driven, rulle. Men när det gäller deras funktion och tillhörande strukturell design, skiljer utövare dessa i löprullar, stödrullar, deflektionsrullar och styrrullar, kamrullar och transportrullar.

Löprullar

Förutom olika industriella tillämpningar är spårrullar, även kallade stödrullar, viktiga komponenter i chassisystem hos tunga industrifordon som crawler grävmaskiner och spårfordon. Här ger spårrullar en stabil och mobil maskinbas samtidigt som de absorberar stötar. De är installerade på underredets nedre del och har direktkontakt med den rörliga kedjan under körning och stöder därmed maskinens vikt på golvet.

Dock är en spårrulle vanligtvis förstås som ett lager som består av en enda eller flera rader kullager med en förstärkt yttre och inre ring. Den förstärkta yttre ringen bildar spårvalsens löpyta. Denna rullande yta kan bestå direkt av den yttre ringen, eller annat material kan deponeras för att förbättra köregenskaperna.

Fördelar med spårrullar inkluderar:

• hög lastbärande kapacitet
• resistent
• optimerad vägledning och kraftöverföring.

För att lära dig mer om spårrullar eller kamrullar och deras användningsområden, se vår artikel Kamrullar och rullföljare: Grundläggande kunskaper och avsedda användningsområden.

Kamrullar

Kamrullar är mycket stabila axellager med en tjock yttre ring och en rullagerbur med integrerade nålrullar. Designen med nålrullbur hjälper till att öka rotationskraften för att kunna klara höga hastigheter. Den yttre ringen är tjockare än på normala rullningslager för att tillåta användning vid höga stötbelastningar eller tunga belastningar.

Följande tabell ger en översikt över olika kamrllar:

Transportörrullar

Transportrullar används för transport, t.ex. last. Rulltransportörer, till exempel, använder vanligtvis flera roterande rullar anordnade parallellt med transportobjekt. De är pålitliga, tål ofta höga belastningar och används därför även i transportband. Transportörrullar fungerar också som drivaxlar i remdrivna transportsystem. De består i allmänhet av robust kolstål eller härdat verktygsstål, eftersom de måste kunna överföra vridmomentbelastningar. För applikationer med särskilt hög belastning kan de utrustas med en förkromningsfinish. En deflektionsrulle med kullager är en variant av en transportrulle. Friktionsmotståndet minimeras av kullagret. Transportörsystem använder även dessa som stödrullar i rullbanor för att transportera material effektivt. Fördelarna med transportrullar inkluderar:

• låg friktion
• hög lastbärande kapacitet
• olika drivalternativ, t.ex. remmar, motor
• effektiv materialtransport.

Transportrullar är viktiga komponenter i bandtransportörer och rulltransportörer. Mer om detta i vår artikel Bandtransportörer i fokus: Konstruktion, transportkapacitet och val av band för optimerade processer och hjultransportörer, rulltransportörer, rulllister – konstruktion, funktion och fördelar.

Stödjande rullar, rullföljare, trumföljare

Stödrullar är mycket stabila lager med en rullningslagerbur med nålformade rullar som rullningselement. Den axelfria konstruktionen tillåter att de används på ett utrymmesbesparande sätt. Designen kombinerar en tjock yttre och inre ring med nålformade rullkroppar som används på kamrullar. Stödrullar kan användas i tillämpningar med verkande krafter eller som kräver höga hastigheter. Stiftets längd för fastsättning av stödvalsen kan konfigureras så att stödvalsarna enkelt kan justeras till den nödvändiga installationssituationen. Följande tabell ger en översikt över olika stödrullar:

Liksom rullföljare uppfyller stödrullar, även kallade topprullar, en bärande eller stödjande funktion. Liksom alla typer av spårrullar drivs inte supportrullar. Stödrullar, även kallade trumrullar, har ingen direkt kontakt med golvet, utan med lasten som ska stödjas eller med bältet på vilket föremålet som ska stödjas transporteras.

Med hjälp av bandgrävmaskin som ett exempel installeras stödrullar i den övre delen av underredssystemet och ansvarar för att jämnt styra kedjorna på bandgrävmaskin och förhindra dem från att slappa. På bandtransportörer stöder de bandet för att förhindra att bandet blir slappt under vikten av det transporterade materialet. Rullager installeras i rulltransportörer som icke-drivna rullar och bär vikten på de föremål som ska transporteras.

Styrrullar

Styrrullar används för exakt styrning och kontroll. De säkerställer till exempel att ett transporterat föremål stannar kvar i den angivna banan. Styrrullar av stål används ofta inom industrin, eftersom de kan absorbera särskilt höga belastningar. Kulbärande styrrullar säkerställer smidig transport och möjliggör anpassning till objektet som ska styras med hjälp av olika spårprofiler och former.

Guiderullar finns med olika spår som säkerställer optimalt grepp och tillförlitlig vägledning. Det finns till exempel U-spårprofiler för runda skenor, V-spårprofiler för triangulära skenor och H-spårprofiler för rektangulära skenor.

Fördelarna med styrrullar inkluderar:

• precisionsstyrning
• hög stabilitet
• olika spårprofiler
• minskat slitage.

För information om profilskenor, läs vår artikel Profilskenor: Typer, funktion, livslängd, underhåll, alternativ.

Kulrullar

Kulrullar är en speciell typ av rullager, vars speciella funktion är höghastighetsrörelser i alla riktningar och plan. Deras huvudsakliga tillämpning är materialhantering.

Höljena i kulrullar består ofta av stål eller stålplåt. En kulbädd fylld med stödkulor är integrerad i insidan av höljet. En lastbärande kula placeras på stödkulorna som ett rullelement. Detta möjliggör lågfriktionsrörelse. Kulrullar tål också höga belastningar. Fördelarna med bollrullar är:

• låg ljudnivå
• smidig drift
• kan absorbera höga belastningar
• låg dödvikt
• enkel montering
• lång livslängd.

Svänghjul, maskinhjul, fasta hjul

Svänghjul används för riktningskontroll.

Vridbord, som tillåter 360-graders rotation, installeras ofta för enkel rörelse. Svänghjul, maskinhjul och fasta hjul finns i många transporttillämpningar. Dessa sträcker sig från bultning på transportlådor för bättre rörelse till kraftiga svänghjul för tunga laster i industriella miljöer. Till skillnad från svänghjul är fasta hjul styva och ökar därmed stabiliteten i linjära rörelser. En kombination av båda säkerställer att även stor och tung utrustning kan flyttas på ett säkert och responsivt sätt. Fördelarna med svängbara hjul inkluderar:

• hög manövrerbarhet
• enkel riktningskontroll
• minimal fysisk ansträngning.

Hitta mer detaljerad information om svivelhjul och fasta hjul och vad du ska vara uppmärksam på när du väljer dem i vår artikel "7 steg för att välja ett svivelhjul".