Ruote e Rulli: la guida tecnica

La facilità di movimentazione e la sicurezza di un carrello dipendono dalla scelta della ruota più adatta. In questa guida tecnica impareremo a valutare le principali caratteristiche di una ruota.

Guida Tecnica: scoprire le ruote e rulli

Le ruote rappresentano una delle parti più importanti di un carrello: senza le ruote non sarebbe un carrello!
Il mondo delle ruote è ormai maturo ed esistono diverse norme di riferimento che garantiscono omogeneità dei parametri per i test di controllo delle portate e di altri valori di riferimento relativi alle ruote e ai supporti. Queste normative specificano anche talune misurazioni in modo tale da garantire la massima intercambiabilità a tutela del consumatore.

Le norme sono il riferimento per tutti i produttori e ci permettono quindi di non preoccuparci di molti aspetti ‘tecnici’ e ci permettono una certa tranquillità nell’utilizzo e nell’analisi dei singoli valori dichiarati dai produttori.

In questa guida analizzeremo i principali parametri delle ruote con particolare riguardo alle ruote per un impiego a velocità massima di 4 km/h.

CAPACITA’ DI CARICO DELLE RUOTE

La portata, dichiarata dal Costruttore, è il valore massimo espresso in DaN ( 1 DaN = 1,02 kgf) cui possono essere sottoposti, senza pregiudicarne il funzionamento, una ruota, un supporto o una rullo.

Il carico è il valore, espresso in DaN, ottenuto sommando il peso da trasportare alla tara del carrello di trasporto.

Ad esempio, per calcolare quali ruote utilizzare su un carrello a 4 ruote si procederà in questo modo:

CAPACITA’ DI CARICO  P=(P1+P2)/3

P1= peso del carico che il carrello deve sopportare (la portata dichiarata del carrello)
P2= peso del carrello
P= la portata della singola ruota

Quindi se vogliamo che il nostro carrello a 4 ruote che pesa 35 kg, trasporti almeno 400 kg, allora avremo

P=(400 +35)/3 il che significa che ogni ruota deve avere capacità di carico di almeno 150 DaN

Ma se il carrello è a 4 ruote, perché si divide per 3?

La divisione per 3 è giustificata dal fatto che spesso sono solo 3 (su 4 disponbili) le ruote che effettivamente aderiscono al suolo (nei casi di pavimentazione non perfettamente orizzontale, carico mal distribuito, base del carrello non del tutto levigata, nonchè nelle fasi di sterzata del carrello).

Se le ruote hanno la giusta capacità di carico, perché a volte fatico così tanto ad avviare il movimento?

La capacità di carico tiene conto della forza richiesta mantenere in movimento a velocità costante il carrello. Quando dobbiamo cambiare lo stato di un carrello, da fermo a in movimento, entra in gioco il c.d. attrito volvente ovvero la resistenza che si crea quando due corpi non perfettamente elastici rotolano, senza strisciare, l’uno sull’altro.
La forza richiesta per mettere in movimento il carrello quindi deve superare la forza necessaria a superare il peso sommata alla forza necessaria a superare l’attrito.
Questa forza è superiore alla forza di traino o spinta e potrebbe essere superiore anche del 30%.

ROTOLAMENTO anche chiamata VOLVENZA

Con il termine volvenza, i produttori di ruote identificano il tipo di supporto sul quale avviene la rotazione della ruota sull’assale. Generalmente i produttori identificano:

• foro passante
• boccola autolubrificante
• gabbia a rulli
• cusicnetto a sfere.

Il tipo di supporto di rotolamento usato inflenza molto la forza necessaria a far muovere il carrello ma sopratutto a vincere il c.d. attrito volvente ovvero quando due corpi non perfettamente elastici rotolano, senza strisciare, l’uno sull’altro.

Rotazione su foro passante liscio	Il foro passante è uno scorrimento semplice,vantaggioso e resistente: la rotazione avviene direttamente sull’asse della ruota. I fori passanti lisci sono utilizzati soprattutto per ruote con supporto istituzionale e per apparecchiature da trasporto che vengono utilizzate solo a velocità ridotte e non con uso continuo. Con un’alta velocità di scorrimento ed un carico troppo elevato possono insorgere problemi di surriscaldamento. Per una migliore scorrevolezza e durata è necessaria una periodica lubrificazione, in particolare sulle ruote in ghisa. E’ indicato per i  carichi con portata media
Rotazione su boccole in nylon autolubrificante	L’organo di scorrimento più semplice è la boccola: economica e robusta, è impiegata per supporti istituzionali e per quei carrelli che hanno bassa velocità di movimentazione ed utilizzo ridotto.  L’impiego delle boccole dipende dal materiale usato per ruote e corpi; se questi ultimi sono in poliammide, polipropilene o ghisa, tali organi di scorrimento non sono adoperati, avendo i prodotti prima nominati buone qualità di scorrevolezza.  Fra le sostanze più adatte per la produzione delle boccole troviamo il nylon, particolarmente efficace con ruote di gomma e corpi in lamiera.  Normalmente le boccole non richiedono, a meno di particolari condizioni di utilizzo (ad esempio una forte concentrazione di polvere nell’aria), specifiche manutenzioni, inoltre sono resistenti alla corrosione.  L’uso improprio delle boccole può provocarne il surriscaldamento; ciò avviene in caso di velocità di movimentazione eccessiva o carichi troppo pesanti
Rotazione su gabbia a rulli	La gabbia a rulli, in virtù della sua praticità e resistenza, è spesso utilizzata nei supporti dei carrelli. La sua forma la rende adatta alle applicazioni in cui lo spazio è limitato.  In genere la gabbia a rulli non ha bisogno di manutenzione, poiché è lubrificata con grasso a lunga durata al momento dell’assemblaggio.  La struttura della gabbia a rulli, disponibile anche in acciaio inox, è composta da una gabbia di materiale plastico o metallico, all’interno della quale vengono inseriti dei rulli cilindrici in acciaio che ruotano tra il tubo dell’assale ed il mozzo della ruota.  Il movimento di una simile struttura provoca durante la rotazione un attrito volvente, che comporta una minor forza di spinta della ruota rispetto all’attrito radente: sarà così possibile movimentare anche carichi molto pesanti.
Rotazione su cuscinetti a sfere	In caso di esigenze di alta scorrevolezza, anche ad elevate velocità, e di resistenza a grandi carichi in ogni condizione ambientale, l’organo di scorrimento più impiegato è il cuscinetto a sfere a fila singola (o cuscinetto a sfere di precisione). I corpi volventi sono rappresentati da sfere temperate che, inserite in una gabbia apposita, scorrono tra due anelli, uno esterno ed uno interno: come protezione contro il pulviscolo viene aggiunto un anello esterno (guarnizione senza contatti di tipo Z). A questa struttura possono essere uniti, in caso di particolari esigenze, uno o due anelli di tenuta (guarnizione senza contatti, cuscinetti del tipo RS o 2RS). I cuscinetti a sfere sono disponibili anche in acciaio inox; entrambe le versioni non richiedono particolari manutenzioni: infatti, in fase di montaggio le parti vengono ingrassate con lubrificante di lunga durata.

SUPPORTI RUOTE

Le ruote possono essere fornite ‘solo ruota’. Più spesso sono montate su supporti in acciaio zincato, acciaio inox o materiale plastico. I supporti in acciaio si differenziano per spessore della lamiera (che ne determina quindi la robustezza e influisce sulla capacità di carico)

Solo Ruota	Supporto Fisso	Supporto Girevole	Supporto con Freno

Può capitare che una ruota singola abbia più capacità di carico della stessa ruota montata su un supporto. Questo avviene per via del tipo di supporto usato. Come anticipato prima, lo spessore della lamiera utilizzata può variare. All’aumentare dello spessore aumenta anche la capacità di carico dell’assieme ruota+ supporto.

In linea generale si differenziano fra:

• supporto leggero
• supporto medio
• supporto pesante
• supporto extra-pesante

Gli stessi discorsi sono applicabili ai supporti in materiale plastico o in fibra di vetro rinforzata. La particolarita di questi supporti è che, non avendo parti metalliche, sono generalmente più silenzioni durante l’utilizzo.

MATERIALE RUOTA

Esistono ruote in qualsiasi materiale: gomma, nylon, poliuretano, wulkollan, ferro…
Cosa cambia?

I diversi materiali hanno durezza differente (la durezza si misura in Shore -Sh-). Più il materiale è duro ( SH alto) maggiore sarà la capacità di carico e minore la resistenza al rotolamento. Di contro, maggiore è la durezza, più sarà rumorosa la ruota e più probabile che si blocchi in presena di piccoli sassolini.
Per avere un’idea del comportamento del materiale, possiamo valutare il diagramma successivo che mostra il diverso comportamento di una ruota con diametro da 20 cm e larghezza 5 cm

Il materiale di costruzione della ruota è anche un fattore da valutare in base alla superficie di utilizzo. Il tipo di pavimentazione e l’esistenza di ostacoli sono fattori che hanno influenza sulla forza di spinta/trazione necessaria a muovere il carrello, sulla trasmissione di vibrazioni e sull’usura della ruota:
Per pavimenti sconnessi o con ostacoli generalmente si scelgono ruote con battistrada morbido e di alto spessore e con diametro grande;
Per pavimenti lisci e alti carichi si scelgono generalmente ruote con battistrada più duro.

Qui di seguito una selezione delle ruote più vendute: