PU lõi gang và PU lõi nhựa khác nhau thế nào?

Về xu hướng, PU lõi gang phù hợp hơn khi tải trọng là ưu tiên chính; PU lõi nhựa có lợi thế rõ khi cần giảm khối lượng bánh. Tuy nhiên, không nên biến kết luận này thành quy tắc “lõi gang luôn chịu tải gấp X lần lõi nhựa”. Tải định mức là kết quả của toàn bộ thiết kế gồm vật liệu lõi, hình học tâm bánh, lớp PU, ổ bi, kích thước trục, tốc độ và điều kiện vận hành.

PU lõi gang và PU lõi nhựa khác chủ yếu ở tải và khối lượng

Nếu chỉ nhìn bên ngoài, hai bánh có thể cùng đường kính, cùng bề rộng và cùng lớp PU nên khá giống nhau. Khác biệt thực sự xuất hiện ở tâm bánh. Lõi phải nhận lực từ lớp PU rồi truyền lực về trục, trong khi chính khối lượng của lõi cũng trở thành một phần khối lượng chuyển động của xe.

Vì vậy, hai tiêu chí cần tách riêng:

· Khả năng chịu tải: Lõi gang thường xuất hiện trong các cấu hình tải nặng hơn

· Khối lượng bản thân: Lõi nylon/polyamide có lợi thế lớn vì vật liệu có khối lượng riêng thấp hơn nhiều

Blickle mô tả dòng bánh PU Extrathane GTH với tâm gang xám là dòng tải nặng và công bố nhiều cấu hình từ hàng trăm kilogram đến hàng tấn tùy kích thước. Richmond cũng có thể hiện tương tự ở các bánh PU tâm gang và tâm nylon cùng nhóm kích thước.

Điều cần tránh là suy luận rằng lớp PU quyết định toàn bộ tải của bánh. PU là phần tiếp xúc mặt sàn, còn tải định mức của bánh là kết quả phối hợp giữa lớp PU, lõi, ổ bi và hình học kết cấu.

PU lõi gang thường có dư địa chịu tải cao hơn

Một benchmark khá trực quan là hai mã bánh 150 × 50 mm của Richmond. Cả hai đều dùng ổ bi, boss rộng 63 mm và có phiên bản lỗ trục 20 mm, nhưng khác vật liệu tâm bánh.

Trong ví dụ này, mức tải tối đa của bánh tâm gang cao hơn 200 kg, tương đương 50% so với bánh tâm nylon.

Nhưng con số 50% chỉ là benchmark của hai mã sản phẩm, không phải hệ số vật liệu phổ quát. Hai bánh giống nhau ở nhiều kích thước quan trọng nhưng không phải một thử nghiệm A/B trong đó chỉ thay duy nhất vật liệu lõi. Độ dày phần lõi, biên dạng gân, liên kết giữa PU và tâm bánh hoặc các chi tiết thiết kế khác vẫn có thể khác.

Đây chính là lý do khi so sánh PU lõi gang và PU lõi nhựa, dữ liệu đúng nhất luôn là tải định mức của mã bánh cụ thể, thay vì lấy một tỷ lệ cố định rồi áp cho toàn bộ thị trường.

PU lõi nhựa nhẹ hơn vì khối lượng riêng thấp hơn

Lợi thế về trọng lượng của lõi nhựa có thể giải thích định lượng bằng khối lượng riêng vật liệu.

BASF công bố PA6 Ultramid B3S có khối lượng riêng 1.130 kg/m³, tức khoảng 1,13 g/cm³, theo ISO 1183. BASF Download 1 Trong khi đó, tài liệu kỹ thuật của Dura-Bar đưa khối lượng riêng gang xám ở mức 0,260 lb/in³, quy đổi xấp xỉ 7,20 g/cm³.

Nếu giả định hai chi tiết có cùng thể tích vật liệu, gang xám có khối lượng riêng khoảng 6,37 lần PA6. Đây là nguyên nhân vật lý rất rõ khiến tâm nylon có thể giảm đáng kể khối lượng bánh.

Tuy nhiên, không được hiểu rằng một bánh PU lõi gang hoàn chỉnh sẽ nặng gấp 6,37 lần bánh PU lõi nhựa. Tỷ lệ 6,37 chỉ so sánh hai vật liệu trên cùng một đơn vị thể tích. Một bánh hoàn chỉnh còn có lớp PU, ổ bi, vòng đệm và hình học tâm bánh khác nhau; tâm gang cũng có thể được tạo hốc hoặc gân để giảm vật liệu.

Ý nghĩa thực tế của chênh lệch này nằm ở khối lượng toàn hệ thống. Với xe có nhiều bánh, giảm vài phần khối lượng ở từng bánh sẽ cộng dồn thành mức giảm đáng kể cho xe, đặc biệt khi thiết bị được đẩy tay, nâng hạ thường xuyên hoặc cần hạn chế khối lượng bản thân.

Không thể chọn lõi chỉ bằng một con số tải

Tải ghi trên catalog chỉ có ý nghĩa khi hiểu điều kiện mà nhà sản xuất dùng để xác lập nó. Blickle cho biết tải động của bánh và caster được thử theo DIN EN 12527–12533 và ISO 22878–22884. Hãng cũng lưu ý bánh dùng ball bearing có thể chạy trên 4 km/h nhưng phải giảm tải cho phép.

Dữ liệu sản phẩm thể hiện ảnh hưởng này rất rõ. Với bánh PU tâm gang GTH 150/20K kích thước 150 × 50 mm, Blickle công bố tải 800 kg ở 4 km/h nhưng chỉ còn 400 kg ở 10 km/h. Nghĩa là cùng một bánh, tăng tốc độ trong bảng của nhà sản xuất làm tải công bố giảm một nửa.

Do đó, một bánh lõi gang có tải catalog cao vẫn có thể không phù hợp nếu lấy con số tải ở vận tốc thấp rồi sử dụng cho xe kéo chạy nhanh hơn. Ngược lại, bánh lõi nhựa không thể bị đánh giá là “yếu” chỉ vì vật liệu tâm nhẹ hơn; nếu tải thực tế nằm dưới giới hạn của đúng mã bánh và đúng điều kiện vận hành, phần tải dư của lõi gang có thể không mang lại giá trị sử dụng tương ứng.

Cũng cần phân biệt tải của bánh rời với tải của cả cụm caster. Ví dụ, bánh PU649-M20 tâm gang của Richmond được công bố tối đa 600 kg, nhưng khi PU649 được lắp trong một số caster 500 Series, tải của cụm hoàn chỉnh được công bố 500 kg. Điều này cho thấy thành phần có giới hạn thấp hơn trong cả cụm có thể quyết định tải sử dụng cuối cùng.

Blickle còn yêu cầu khi xác định tải cần thiết phải xét khối lượng bản thân thiết bị, tải hàng lớn nhất, số bánh thực sự chịu lực và hệ số an toàn; với hệ có từ bốn bánh trở lên, tải trên từng bánh có thể không phân bố đều.

Chọn theo tải nặng hay ưu tiên giảm trọng lượng?

Nếu thiết bị có tải lớn, tải va đập đáng kể hoặc cần nhiều dự trữ tải, PU lõi gang thường là hướng phù hợp hơn, miễn là khối lượng bánh tăng thêm không gây bất lợi cho hệ thống. Đây cũng là cách các nhà sản xuất bố trí nhiều dòng PU tâm gang cho ứng dụng tải nặng.

Nếu tải không quá cao nhưng trọng lượng thiết bị là tiêu chí quan trọng, PU lõi nhựa hoặc nylon có lợi thế rõ hơn. Chênh lệch khối lượng riêng giữa PA6 và gang xám giải thích tại sao tâm nhựa có thể giảm khối lượng đáng kể mà vẫn đạt tải hàng trăm kilogram ở những thiết kế phù hợp; mẫu PU6071-M20 150 × 50 mm của Richmond, chẳng hạn, được công bố tải tối đa 400 kg và tải khuyến nghị 300 kg.

Cách đánh giá hợp lý là bắt đầu từ tải yêu cầu thực tế, sau đó kiểm tra tải catalog tại đúng tốc độ và điều kiện vận hành. Khi cả hai loại lõi đều đáp ứng tải với dự trữ phù hợp, trọng lượng bản thân trở thành tiêu chí giúp phân biệt. Khi bánh lõi nhựa không còn đủ tải hoặc dự trữ quá thấp, lõi gang mới tạo ra lợi thế rõ rệt về khả năng tải.

Nói ngắn gọn, PU lõi gang đổi trọng lượng lớn hơn để lấy dư địa tải cao hơn; PU lõi nhựa đổi một phần dư địa tải để giảm khối lượng. Mức chênh lệch cụ thể không thể xác định chỉ từ tên vật liệu mà phải đọc đúng thông số của từng mã bánh, kích thước, ổ bi và tốc độ làm việc.

PU lõi gang và PU lõi nhựa không khác nhau đơn thuần ở việc một loại “bền hơn” còn loại kia “nhẹ hơn”. Khác biệt cốt lõi là sự đánh đổi giữa dư địa chịu tải và khối lượng bản thân. Dữ liệu cùng kích thước 150 × 50 mm cho thấy một cấu hình tâm gang có thể đạt 600 kg so với 400 kg của cấu hình tâm nylon, trong khi dữ liệu vật liệu cho thấy gang xám có khối lượng riêng cao hơn PA6 khoảng 6,37 lần nếu so cùng thể tích. Hai con số này minh họa rất rõ xu hướng, nhưng không phải tỷ lệ áp dụng cho mọi bánh. Muốn chọn đúng, cần dùng tải định mức của chính mã sản phẩm tại điều kiện vận hành thực tế thay vì suy ra tải chỉ từ vật liệu lõi.