Tải động và tải tĩnh bánh xe đẩy khác nhau thế nào?

Điểm quan trọng là không nên xem hai thông số này như hai cách gọi của cùng một khả năng chịu tải. Với bánh xe dùng cho xe đẩy di chuyển, tải động thường là thông số có ý nghĩa trực tiếp hơn đối với vận hành. Các tiêu chuẩn ISO dành cho bánh xe và caster cũng quy định phương pháp thử hiệu năng cũng như yêu cầu theo từng phạm vi ứng dụng và tốc độ.

Tải động và tải tĩnh khác nhau ở trạng thái chịu tải

Có thể phân biệt hai thông số theo bản chất như sau:

Theo hướng dẫn kỹ thuật của Blickle, tải động được xác định khi bánh xe hoặc caster làm việc trên bàn thử quay theo các tiêu chuẩn tương ứng. Với tải tĩnh, một tiêu chí được kiểm tra là mức độ bề mặt bánh bị ép phẳng sau một khoảng thời gian chịu tải.

Như vậy, khác biệt cốt lõi không nằm ở việc “một tải lớn, một tải nhỏ”, mà nằm ở điều kiện mà bánh xe phải chịu tải.

Vì sao tải động thường thấp hơn tải tĩnh?

Khi bánh xe đứng yên trên mặt phẳng ổn định, tải chủ yếu truyền từ xe xuống bánh và từ bánh xuống sàn. Hệ thống không phải liên tục vượt qua chướng ngại, thay đổi hướng hoặc quay với tốc độ nhất định.

Khi xe bắt đầu di chuyển, điều kiện đó thay đổi. Bánh xe liên tục quay, vùng tiếp xúc với sàn thay đổi và tải tác dụng lên từng bánh không còn hoàn toàn ổn định. Nếu xe đi qua khe sàn, gờ hoặc bề mặt không bằng phẳng, tải tức thời lên một bánh có thể lớn hơn trạng thái phân bố đều.

Đó là lý do khả năng chịu tải trong chuyển động phải được đánh giá trong điều kiện vận hành chặt chẽ hơn. Blickle cũng lưu ý rằng điều kiện tiêu chuẩn giả định gồm mặt sàn bằng phẳng, tốc độ đi bộ khoảng 4 km/h, tải phân bố đều, chuyển động thẳng và nhiệt độ môi trường 15–28 °C; khi điều kiện thực tế lệch khỏi các giả định này, cần tính đến hệ số an toàn.

Nói cách khác, tải động thấp hơn không có nghĩa bánh xe “yếu đi” khi lăn. Thông số này phản ánh một chế độ làm việc có nhiều tác động cơ học hơn so với khi bánh đứng yên.

Tiêu chuẩn thử tải cho bánh xe đẩy đo điều gì?

ISO 22878:2004 quy định phương pháp và thiết bị thử để kiểm tra hiệu năng của bánh xe và caster; ISO cho biết phiên bản này đã được xác nhận lại năm 2022 và hiện vẫn được công bố ở trạng thái có hiệu lực.

Đối với bánh xe công nghiệp dùng trong ứng dụng đẩy tay hoặc kéo bằng động lực ở tốc độ đến 1,1 m/s, tương đương 4 km/h, ISO 22883:2004 quy định các yêu cầu kỹ thuật, kích thước phù hợp và yêu cầu thử nghiệm. Tiêu chuẩn này không áp dụng chung cho mọi loại caster, vì các nhóm như bánh xe đồ nội thất, ghế xoay, giường bệnh hoặc ứng dụng chuyên biệt có tiêu chuẩn riêng.

Điều này cho thấy một con số tải trọng chỉ có ý nghĩa đầy đủ khi biết nó được xác lập theo điều kiện thử nào. Hai bánh xe cùng ghi “500 kg” nhưng một giá trị là tải tĩnh, còn giá trị kia là tải động ở một tốc độ xác định thì không thể xem là tương đương.

Tốc độ và mặt sàn ảnh hưởng trực tiếp đến tải động

Tải động không phải một con số hoàn toàn tách rời điều kiện vận hành. Tốc độ là ví dụ dễ thấy nhất.

Một caster TENTE dòng Zeta đường kính 250 mm được công bố tải tĩnh 1.000 kg, tải động 500 kg ở 4 km/h nhưng chỉ còn 400 kg ở 6 km/h. Cùng một cấu hình bánh xe, khi tốc độ tăng từ 4 lên 6 km/h, tải trọng động được nhà sản xuất công bố giảm 20%.

Mặt sàn cũng tạo ra khác biệt. Hướng dẫn của Blickle sử dụng hệ số an toàn để phản ánh mức độ lệch khỏi điều kiện chuẩn. Với vận chuyển thủ công trong nhà và chướng ngại thấp hơn 5% đường kính bánh, hãng đưa ra hệ số tham khảo 1,0–1,5; vận chuyển thủ công ngoài trời với chướng ngại lớn hơn 5% đường kính bánh có thể dùng mức 1,5–2,2. Đối với vận chuyển bằng động lực, các mức tham khảo còn cao hơn. Đây là hướng dẫn lựa chọn của nhà sản xuất, không phải một hệ số cố định áp dụng cho mọi thương hiệu hoặc mọi thiết kế bánh xe.

Vì vậy, khi đánh giá tải động cần xem đồng thời tốc độ, độ bằng phẳng của sàn, chiều cao chướng ngại, phương thức kéo đẩy và khả năng tải được phân bố đều trên các bánh.

Không thể lấy tải tĩnh để suy ra tải động theo một tỷ lệ cố định

Một hiểu nhầm phổ biến là cho rằng nếu biết tải tĩnh thì có thể chia cho một hệ số cố định để suy ra tải động. Dữ liệu sản phẩm không nên được sử dụng theo cách này.

Ví dụ TENTE nêu trên có tải tĩnh 1.000 kg và tải động 500 kg ở 4 km/h, tức tải tĩnh bằng hai lần tải động trong điều kiện đó. Tuy nhiên ở 6 km/h, tải động chỉ còn 400 kg, khiến tỷ lệ giữa hai thông số thay đổi thành 2,5 lần.

Do đó, tỷ lệ 2:1 xuất hiện trên một số sản phẩm chỉ là đặc tính của sản phẩm và điều kiện công bố cụ thể, không phải quy luật kỹ thuật chung. Vật liệu bánh, kết cấu giá caster, ổ bi, đường kính, tốc độ và tiêu chuẩn thử đều có thể ảnh hưởng đến thông số cuối cùng.

Cách an toàn là đọc riêng thông số static load capacity và dynamic load capacity trên catalogue hoặc datasheet của đúng model cần sử dụng thay vì tự quy đổi.

Khi vận hành xe đẩy nên dùng thông số tải nào?

Nếu xe chỉ đặt cố định và rất ít di chuyển, tải tĩnh có ý nghĩa khi đánh giá khả năng bánh chịu tải lâu ở trạng thái đứng yên. Ngược lại, nếu xe được dùng để vận chuyển hàng, thông số tải động phải là cơ sở chính vì đây mới là trạng thái làm việc thực tế.

Khi tính khả năng chịu tải cần thiết của mỗi bánh, không nên đơn giản lấy tổng trọng lượng chia cho tổng số bánh rồi chọn đúng bằng kết quả đó. Blickle hướng dẫn xác định tải cần thiết bằng cách lấy tổng khối lượng bản thân thiết bị và tải hàng, chia cho số bánh thực sự chịu tải, sau đó nhân với hệ số an toàn phù hợp điều kiện sử dụng.

Chẳng hạn, xe có bốn bánh nhưng sàn không phẳng thì không nên mặc định mọi thời điểm cả bốn bánh đều chịu đúng 25% tải. Chính sự phân bố tải không đều là một trong những lý do cần dự phòng khi lựa chọn tải trọng động. Blickle cũng lưu ý rằng với bốn bánh hoặc nhiều hơn, tải trên từng bánh có thể khác nhau.

Vì thế, khi đọc catalogue bánh xe đẩy, thứ tự nên là: xác định xe có di chuyển hay chủ yếu đứng yên, kiểm tra đúng tải động hoặc tải tĩnh, đối chiếu tốc độ công bố, sau đó xét điều kiện mặt sàn và hệ số an toàn. Cách này phản ánh đúng điều kiện sử dụng hơn nhiều so với việc chỉ chọn bánh có con số tải trọng lớn nhất.

Tải tĩnh cho biết khả năng bánh xe chịu tải khi chủ yếu đứng yên, còn tải động cho biết khả năng chịu tải trong quá trình bánh lăn dưới các điều kiện vận hành xác định. Với xe đẩy dùng để vận chuyển, tải động là thông số cần ưu tiên; tải tĩnh không thể thay thế cho tải động và cũng không nên được quy đổi sang tải động bằng một tỷ lệ cố định.

Sự khác biệt giữa hai thông số xuất phát từ chính môi trường làm việc của bánh xe: chuyển động đưa thêm tốc độ, tải biến thiên, mặt sàn, chướng ngại và phân bố tải vào bài toán. Vì vậy, lựa chọn đúng không chỉ là hỏi “bánh chịu được bao nhiêu kg”, mà phải hỏi “chịu được bao nhiêu kg trong trạng thái vận hành nào”.