Những rủi ro khi bánh xe đẩy bị quá tải

Vì vậy, rủi ro thực sự xuất hiện ở tải tác dụng lên từng bánh trong điều kiện vận hành, không chỉ ở khối lượng hàng ghi trên xe. Blickle cũng xác định tải yêu cầu của mỗi bánh dựa trên khối lượng bản thân thiết bị, tải bổ sung tối đa, số bánh thực sự chịu tải và hệ số an toàn theo điều kiện sử dụng.

Quá tải làm xe đẩy mất ổn định như thế nào?

Khi một hoặc một số bánh phải chịu tải vượt khả năng thiết kế, chiều cao làm việc, độ biến dạng và khả năng quay của các bánh có thể không còn đồng đều. Một bánh bị ép mạnh hơn, lún nhiều hơn hoặc quay khó hơn sẽ làm lực phản lực từ mặt sàn phân bố mất cân đối. Nếu hàng hóa đồng thời có trọng tâm cao hoặc lệch khỏi tâm xe, biên ổn định của toàn hệ thống giảm và xe dễ nghiêng hơn khi đổi hướng, lên dốc hoặc vượt chướng ngại.

Nguy cơ này tăng rõ khi mặt sàn không bằng phẳng. Hamilton chỉ ra rằng trên sàn gồ ghề, dốc hoặc đường nghiêng, một hay nhiều bánh có thể mất tiếp xúc với sàn; khi đó các bánh còn lại phải gánh toàn bộ tải. Vì thế, một xe bốn bánh không thể mặc định rằng trong mọi thời điểm cả bốn bánh đều chia tải bằng nhau.

Hệ quả đáng lo nhất không phải là xe “nặng hơn khi đẩy”, mà là khả năng xuất hiện thay đổi đột ngột về tư thế xe. Nếu một bánh kẹt, biến dạng mạnh hoặc một cụm bánh mất khả năng chịu tải khi xe đang chuyển động, tải trọng có thể chuyển nhanh sang các bánh còn lại và làm xe chao, lệch hướng hoặc nghiêng về phía bánh gặp sự cố.

Bánh, lốp và ổ bi có thể xuống cấp nhanh hơn

Tải trọng tác dụng trực tiếp lên bánh làm tăng ứng suất tại mặt lăn, lõi bánh, ổ bi và trục. Khi vượt tải định mức, các chi tiết này phải làm việc ngoài điều kiện mà khả năng chịu tải đã được xác lập. Rủi ro có thể biểu hiện dưới dạng mặt bánh bị ép biến dạng, mòn không đều, ổ bi quay nặng hơn hoặc xuất hiện độ rơ sau một thời gian vận hành.

Điểm quan trọng là phải phân biệt tải tĩnh và tải động. Một bánh có thể chịu được khối lượng lớn khi đứng yên nhưng được phép chịu tải thấp hơn khi di chuyển. Ví dụ, một số bánh cao su của TENTE được công bố với tải tĩnh 900 kg nhưng tải động 450 kg ở 6 km/h hoặc 540 kg ở 4 km/h. Đây không phải định mức áp dụng cho mọi bánh xe, nhưng nó cho thấy không thể lấy khả năng chịu tải khi đứng yên để suy ra khả năng chịu tải khi xe đang chạy.

Tốc độ, va đập và tình trạng mặt sàn cũng thay đổi điều kiện chịu tải. Blickle cho biết bánh và caster dùng cho thiết bị vận chuyển được thử theo DIN EN 12532/ISO 22883 ở tốc độ 4 km/h với các điều kiện quy định về bề mặt và chướng ngại; các ứng dụng tốc độ cao hơn sử dụng điều kiện thử khác. Điều đó cho thấy giá trị tải trọng danh nghĩa luôn gắn với một môi trường thử và điều kiện vận hành nhất định.

Càng bánh, trục và cụm xoay phải chịu ứng suất lớn hơn

Bánh xe đẩy là một cụm cơ khí chứ không chỉ gồm phần bánh tiếp xúc với sàn. Tải còn truyền qua trục, càng bánh, ổ xoay, tấm đế và các điểm liên kết với khung xe. Khi quá tải, lực tác dụng lên toàn bộ đường truyền tải này cùng tăng lên.

Đối với bánh xoay, tải lớn kết hợp với lực ngang khi đổi hướng tạo điều kiện bất lợi hơn so với chỉ đứng yên chịu tải thẳng đứng. Hamilton mô tả các kết cấu caster tải nặng sử dụng các raceway, ổ chịu lực và kết cấu thép được thiết kế riêng để hấp thụ tải trực tiếp cũng như lực thành phần theo phương ngang. Điều này phản ánh rằng khả năng chịu tải của cụm caster phụ thuộc đồng thời vào bánh, ổ, kết cấu xoay và thân càng.

Nếu một thành phần trong chuỗi này bị suy giảm, tải không biến mất mà chuyển sang các chi tiết còn lại. Vì vậy, thay một bánh có tải trọng danh nghĩa cao hơn nhưng giữ lại càng, trục hoặc liên kết không tương ứng chưa chắc đã nâng được khả năng chịu tải an toàn của toàn bộ cụm.

Quá tải làm tăng lực đẩy và giảm khả năng điều khiển

Khối lượng tác dụng lên bánh là một trong những yếu tố trực tiếp ảnh hưởng đến khả năng lăn. Hamilton xác định khả năng lăn phụ thuộc vào tải trên bánh, loại bánh và điều kiện tăng tốc; hãng cũng lưu ý bánh có đường kính lớn thường dễ đẩy hoặc kéo hơn dưới tải.

Khi tải tăng vượt mức dự kiến, người vận hành phải tạo lực lớn hơn để khởi động xe, duy trì chuyển động hoặc làm các bánh xoay đổi hướng. Nếu tải phân bố không đều, một caster có thể chịu lực lớn hơn các caster khác và tạo ra xu hướng kéo xe lệch sang một bên. Trên đoạn cua, dốc hoặc khu vực hẹp, điều này làm việc kiểm soát quỹ đạo khó hơn.

Rủi ro càng lớn nếu quá tải đi kèm tải xung kích. Khi bánh đập vào khe sàn, gờ cửa hoặc mép dock, lực tức thời có thể cao hơn nhiều so với tải khi xe chạy đều. Hamilton cho biết shock loading trong một số tình huống có thể khiến một bánh chịu hơn ba lần tải của trạng thái thông thường. Vì vậy, một xe “chạy được” trên sàn phẳng chưa chứng minh rằng nó vẫn có đủ dự phòng tải khi vượt chướng ngại.

Quá tải có thể làm mất chức năng giảm chấn và gây hư hỏng dây chuyền

Với caster có cơ cấu đàn hồi hoặc giảm chấn, quá tải còn có thể làm mất chính chức năng bảo vệ mà caster được thiết kế để cung cấp. Hamilton nêu rõ ở dòng caster giảm chấn của hãng, khi vượt tải, trục có thể đi đến giới hạn hành trình và hệ thống không còn mang lại tác dụng hấp thụ xung lực như thiết kế.

Khi khả năng giảm chấn mất đi, lực va đập từ sàn được truyền trực tiếp hơn lên xe và hàng hóa. Điều đó đồng thời làm tăng tải xung kích lên bánh, ổ bi, càng và khung. Đây là cơ chế tạo ra hư hỏng dây chuyền: một bộ phận làm việc ngoài giới hạn khiến tải bất lợi truyền sang bộ phận khác, thay vì sự cố chỉ nằm ở riêng mặt bánh.

Blickle cũng cho biết caster giảm chấn tải nặng được sử dụng nhằm giảm xung lực lên caster, góp phần kéo dài tuổi thọ và bảo vệ hàng hóa. Điều ngược lại có ý nghĩa thực tế: nếu caster bị quá tải đến mức không còn làm việc trong vùng thiết kế, lợi ích kiểm soát xung lực đó không còn được bảo đảm.

Tổng tải chưa vượt định mức vẫn có thể có một bánh bị quá tải

Đây là điểm dễ bị hiểu sai nhất. Giả sử một xe có bốn caster, mỗi caster có tải danh nghĩa 200 kg. Không nên mặc định rằng xe có thể an toàn chở tổng cộng 800 kg trong mọi điều kiện.

Albion Caster khuyến nghị tính tải yêu cầu theo công thức W/(C−1)=R, trong đó W là tổng khối lượng cần di chuyển, C là số caster và R là tải yêu cầu trên mỗi caster. Với xe bốn bánh, cách tính này thực chất kiểm tra trường hợp tải được ba bánh gánh thay vì chia tuyệt đối cho bốn bánh.

Ví dụ, nếu tổng khối lượng của xe và hàng là 600 kg:

· Chia đều lý tưởng cho 4 bánh cho kết quả 150 kg/bánh

· Tính theo 3 bánh chịu tải cho kết quả 200 kg/bánh

Khoảng chênh lệch này chính là phần dự phòng cần thiết cho phân bố tải không lý tưởng. Trong thực tế còn phải xét thêm tốc độ, độ lệch tâm của hàng, chướng ngại, mặt sàn và điều kiện vận hành. Blickle sử dụng cùng nguyên tắc tổng quát là xác định tải yêu cầu trên từng caster rồi áp dụng hệ số an toàn phụ thuộc điều kiện sử dụng.

Do đó, dấu hiệu “tổng tải chưa vượt tổng tải danh nghĩa của bốn bánh” không đủ để loại trừ rủi ro quá tải bánh xe đẩy. Thông số cần kiểm tra là tải động cho từng caster trong điều kiện thực tế, đồng thời phải tính đến trường hợp tải không được chia đều.

Quá tải bánh xe đẩy có thể dẫn đến một chuỗi rủi ro liên quan: tải phân bố mất cân bằng, xe khó điều khiển, bánh và ổ bi chịu ứng suất cao, cụm càng và xoay bị quá tải, chức năng giảm chấn suy giảm và cuối cùng là nguy cơ mất ổn định hoặc hư hỏng đột ngột. Mức nguy hiểm không chỉ phụ thuộc vào tổng khối lượng hàng mà còn phụ thuộc vào tải thực tế trên từng bánh, tốc độ, tải xung kích, mặt sàn và vị trí trọng tâm.

Vì vậy, khi đánh giá khả năng chịu tải, cần sử dụng tải động của toàn bộ cụm caster, không chỉ tải tĩnh của bánh, và phải có dự phòng cho phân bố tải không đều. Với xe bốn bánh, nguyên tắc tính theo ba bánh thực sự chịu tải là một cách kiểm tra bảo thủ được nhà sản xuất caster áp dụng; các ứng dụng có va đập, tốc độ cao, sàn xấu hoặc tải lệch tâm cần dự phòng lớn hơn theo điều kiện kỹ thuật cụ thể.