Choisirroulettes industriellesen divisant simplement le poids de l'équipement par le nombre de roues, on peut obtenir des résultats trompeurs. Le problème devient plus grave lorsqu'une machine transporte une charge décentrée, se déplace sur des sols inégaux, utilise six ou huit roulettes ou fonctionne sous des impacts répétés.
Un principe de base de sélection de charge sur 3 roues est utile pour établir un point de départ, mais un équipement réel se comporte rarement comme une plate-forme parfaitement équilibrée.
Pour les équipes d’ingénierie qui conçoivent des machines mobiles, des chariots, des postes de travail, des plates-formes AGV ou des équipements lourds, la question la plus importante est la suivante :
Quelle charge la roulette la plus lourdement chargée supportera-t-elle réellement pendant le fonctionnement ?
Ce guide se concentre sur cette question. Au lieu de répéter les calculs de base de la charge des roulettes, il examine la charge excentrique, la répartition de la charge sur plusieurs roulettes, le mouvement dynamique, le déclassement environnemental et les erreurs de sélection courantes.
Pour un chariot simple et uniformément chargé, un calcul théorique de la charge par roulette peut constituer un point de départ raisonnable.
L'équipement réel peut être très différent.
Le centre de gravité peut être plus proche d’une extrémité du cadre. Les batteries, moteurs, pompes, composants hydrauliques ou autres assemblages lourds peuvent être montés d'un seul côté. Un cadre rigide peut transférer une charge supplémentaire à certaines roues lorsque le sol est irrégulier.
Les causes courantes d’une charge inégale des roulettes comprennent :
· Composants lourds installés près d'une extrémité de la plate-forme
· Batteries ou moteurs montés d'un côté
· Outils ou matériaux stockés de manière inégale
· Châssis d'équipement longs avec un centre de gravité élevé
· Châssis rigides fonctionnant sur des sols inégaux
· Rampes, seuils, joints de sol et joints de dilatation
· Démarrage, arrêt ou virage soudain
· Opération de remorquage ou d'AGV
· Tolérances de fabrication et de montage
Cela signifie que la charge moyenne par roulette n'est pas nécessairement la charge réelle supportée par la roulette la plus chargée.
Pour les équipements industriels exigeants, cette différence peut déterminer si une roulette fonctionne de manière fiable ou si elle subit une défaillance prématurée des roulements, des roues, du support ou du montage.
Une charge excentrique se produit lorsque le centre de gravité de l'équipement et sa charge utile ne s'alignent pas avec le centre géométrique de la disposition des roulettes.
Considérons un banc d'essai mobile de 600 kg.
Si la charge est uniformément répartie, les charges des roulettes peuvent être relativement équilibrées. Mais supposons qu'environ 70 % du poids total soit concentré vers l'arrière de la plate-forme, où sont installées deux roulettes.
La paire arrière peut donc supporter une part beaucoup plus importante de la charge totale.
Un calcul d’ingénierie pratique peut être exprimé comme suit :
Capacité requise par roulette fortement chargée = (Poids brut total × Rapport de charge décentré estimé ÷ Nombre de roulettes du côté fortement chargé) × Facteur de sécurité
Par exemple:
· Poids brut total : 600 kg
· Taux de charge arrière estimé : 70 %
· Roulettes arrière : 2
· Facteur de sécurité : 1,5
Calcul:
(600 × 0,70 ÷ 2) × 1,5 = 315 kg
Dans ce scénario simplifié, la sélection d'un lanceur de sorts est basée uniquement sur :
600 ÷ 4 = 150 kg
sous-estimerait considérablement la charge supportée par les roulettes arrière.
Idéalement, la répartition exacte de la charge doit être confirmée à partir de la position du centre de gravité de l'équipement, de la géométrie du cadre et des données de test de charge. Le chiffre de 70 % ci-dessus est un exemple technique plutôt qu’une règle de distribution universelle.
Là où les charges excentriques se produisent fréquemment
Cette problématique concerne particulièrement :
· Bases de machines mobiles
· Armoires de batteries et de stockage d'énergie
· Postes de travail industriels
· Tables de soudage
· Chariots à outils
· Plateformes de pompes et de compresseurs
· Matériel médical
· Chariots de manutention
· Plateformes AGV
· Châssis industriels longs
Pour les équipements dont le centre de gravité est clairement décalé, la sélection des roulettes doit commencer par le côté le plus chargé, plutôt que par la charge moyenne sur toutes les roulettes.
L'ajout de roulettes supplémentaires semble augmenter la capacité de charge car le poids total est réparti sur davantage de roues.
En pratique, le partage de charge est rarement parfait.
Une plate-forme à six roulettes ne place pas nécessairement exactement un sixième de son poids sur chaque roulette. La même chose s'applique aux plates-formes à huit roulettes.
Plusieurs facteurs peuvent empêcher un chargement égal :
· Inégalités du sol
· Déviation du cadre
· Différences de hauteur de montage des roulettes
· Tolérances de soudage ou de fabrication
· Diamètre de roue inégal
· Différentes orientations de pivotement
· Position de la charge utile
· Rigidité du cadre
· Espacement des empattements et des roulettes
Une plate-forme rigide peut même transférer une quantité disproportionnée de charge sur un nombre réduit de roues lorsqu'une partie du châssis rencontre une irrégularité du sol.
Pour cette raison, les ingénieurs utilisent parfois une hypothèse de partage de charge efficace plutôt que de simplement diviser le poids total par le nombre total de roulettes.
Par exemple, une machine à 8 roulettes peut théoriquement répartir la charge sur huit roues, mais son calcul de conception réel peut utiliser moins de points porteurs efficaces en fonction du châssis et des conditions de fonctionnement.
Ce n'est pas une formule universelle.
Le diviseur effectif approprié dépend de :
· Disposition des roulettes
· Construction de charpente
· Espacement des roues
· Centre de gravité
· État du sol
· Tolérances de montage
· Que l'équipement soit à l'arrêt ou en mouvement
Pour les grandes plates-formes industrielles, un test de charge physique ou une analyse structurelle peut fournir un résultat plus fiable que l’hypothèse d’une répartition parfaite de la charge.
L'une des erreurs les plus courantes lors de la sélection des roulettes consiste à comparer le poids total de l'équipement uniquement avec la charge statique de la roulette.
Une machine peut peser 500 kg à l'arrêt, mais subir des forces considérablement plus élevées lorsqu'elle se met en mouvement, s'arrête brusquement, tourne ou franchit un obstacle.
Chargement statique
La charge statique fait référence à la charge transportée pendant que l'équipement reste stationnaire.
Il est pertinent pour :
· Machines garées
· Chariots de stockage
· Postes de travail fixes
· Positionnement des équipements
· Applications de nivellement
Chargement dynamique
La charge dynamique se produit lorsque l'équipement est en mouvement.
La charge réelle peut augmenter en raison de :
· Démarrage et arrêt
· Tournage
· Espaces au sol
· Seuils
· Rampes
· Béton irrégulier
· Remorquage
· Impact répété
· Changements de direction fréquents
Pour cette raison, la capacité de charge dynamique de la roulette doit être prise en compte lorsque l'équipement est régulièrement déplacé.
Une roulette qui semble adéquate d'après sa valeur statique peut ne pas offrir une durée de vie suffisante sous des charges dynamiques répétées.
Une question pratique d’ingénierie
Au lieu de demander :
"Cette roulette peut-elle tenir la machine ?"
demander:
« Cette roulette peut-elle soutenir la machine lorsqu'elle se déplace de manière répétée sous son sol et dans ses conditions de fonctionnement réelles ? »
Cette distinction est particulièrement importante pourroulettes industrielles résistantesutilisé sur les équipements de production.
La capacité de charge des roulettes ne doit pas être considérée indépendamment de l’environnement d’exploitation.
Un sol intérieur lisse et un sol d'usine rugueux imposent des exigences différentes en matière de roues, de roulements, de supports et de matériel de montage.
Une référence pratique en ingénierie peut ressembler à ceci :
| État de fonctionnement | Plage de facteurs de sécurité typique* | Considération de sélection |
| Béton intérieur lisse, mouvement occasionnel | 1,3-1,5 | Roulette industrielle générale |
| Atelier d'usine standard, mouvements fréquents | Environ 1,5 | Roulette industrielle en nylon ou PU |
| Sols rugueux, rampes, seuils | 1,5-1,8 | Roulette robuste renforcée |
| Mouvement continu et intensif | 1,8-2,0 | Roulette industrielle robuste |
| Environnement à haute température ou corrosif | 2.0+ ou déclassement matériel | Construction de roulettes spécifique à l'application |
Température et exposition aux produits chimiques
Une température élevée peut réduire les performances de certains matériaux et lubrifiants de roues.
Les environnements corrosifs peuvent affecter :
· Supports
· Roulements
· Essieux
· Attaches
· Noyaux de roue
Dans ces applications, l’augmentation du facteur de sécurité numérique à elle seule ne résoudra peut-être pas le problème. Les matériaux et la construction du lanceur doivent également correspondre à l'environnement.
Par exemple, une roulette ayant une capacité de charge nominale suffisante peut néanmoins avoir une durée de vie courte si le matériau de sa roue ou ses composants métalliques ne sont pas adaptés aux conditions d'utilisation.
Cas 1 : Chariot mobile chargé de manière décentrée
Un chariot mobile pèse environ 520 kg et utilise quatre roulettes.
L’équipe d’ingénierie calcule dans un premier temps :
520 ÷ 4 = 130 kg par roulette
Une roulette d'une capacité de 150 kg semble donc suffisante.
Cependant, la majeure partie de la masse de l’équipement est concentrée sur un côté du chariot. Pendant le fonctionnement, les deux roulettes de ce côté subissent des charges nettement plus élevées.
Après plusieurs semaines, les roulettes fortement chargées montrent :
· Déformation des roues
· Bruit de roulement
· Cintrage du support
· Usure prématurée
Le calcul n’était pas nécessairement erroné mathématiquement.
Le problème était lehypothèse d’une répartition égale des charges.
Une meilleure approche consiste à estimer le rapport de charge du côté fortement chargé et à dimensionner ces roulettes en conséquence.
Cas 2 : Plate-forme de machine à six roulettes
Une machine de 1 800 kg est installée sur six roulettes identiques.
Un calcul simple donne :
1 800 ÷ 6 = 300 kg par roulette
Cependant, le châssis de la machine est rigide et le sol de l'usine n'est pas parfaitement plat.
Lorsque la machine bouge, plusieurs roulettes ne partagent pas la charge de manière égale. Il en résulte des charges localisées plus élevées, en particulier lors du franchissement des joints de plancher ou des seuils.
Dans cette situation, l’équipe d’ingénierie doit considérer :
· Points porteurs efficaces
· Rigidité du cadre
· Tolérances de montage des roulettes
· Impact dynamique
· Matériau des roues
· Conditions du sol
L’objectif n’est pas simplement d’installer davantage de roulettes. Il s'agit de s'assurer que la disposition des roulettes et le châssis permettent de transporter la charge de manière fiable.
Avant de finaliser une spécification de roulette, effectuez les vérifications suivantes.
1. Confirmez le poids brut réel
Inclure:
· Poids de l'équipement
· Charge utile maximale
· Outils
· Piles
· Accessoires
· Consommables
· Tous les composants amovibles pouvant rester installés pendant le fonctionnement
Ne calculez pas la capacité des roulettes à partir du poids à vide de l'équipement si la machine fonctionne normalement à pleine charge.
2. Identifiez le centre de gravité
Demander:
· La charge est-elle centrée ?
· La majeure partie du poids est-elle à une extrémité ?
· Un côté est-il plus lourd ?
· Le centre de gravité est-il élevé ?
· La position de la charge utile change-t-elle pendant l'utilisation ?
Pour les équipements excentriques, calculez la charge probable sur la roulette ou le groupe de roulettes le plus chargé.
3. Vérifiez la disposition des roulettes
Revoir:
· Nombre de roulettes
· Espacement des roulettes
· Empattement
· Positions des roulettes pivotantes et rigides
· Emplacements de montage
· Dimensions du cadre
Un plus grand nombre de roulettes ne garantit pas automatiquement une répartition égale de la charge.
4. Séparer les exigences statiques et dynamiques
Si l'équipement bouge régulièrement, utilisez l'évaluation dynamique comme paramètre de sélection clé.
Considérer:
· Vitesse de déplacement
· Fréquence de démarrage et d'arrêt
· Tournage
· Remorquage
· Espaces au sol
· Rampes
· Seuils
· Fréquence des impacts
5. Appliquer la marge de sécurité appropriée
Sélectionnez un facteur de sécurité en fonction de l'environnement d'exploitation réel plutôt que d'utiliser un numéro pour chaque application.
6. Adaptez la construction des roulettes à l'environnement
Vérifier:
· Matériau des roues
· Type de roulement
· Matériau du support
· Résistance à la corrosion
· Résistance à la température
· Exposition chimique
· Exigences en matière de protection du sol
Cette dernière étape est importante car la capacité de charge à elle seule ne détermine pas la durée de vie.
Le principe de sélection de la charge sur 3 roues est un point de départ utile pour le dimensionnement des roulettes industrielles, mais ce n'est pas la fin du calcul.
Une fois que l’équipement devient plus lourd, plus long, mobile ou chargé de manière inégale, plusieurs facteurs supplémentaires deviennent importants :
· Répartition de charge excentrique
· Points porteurs efficaces
· Chargement dynamique
· Conditions de sol et de fonctionnement
· Ajustement du facteur de sécurité
· Matériau des roues et du support
· Rigidité du cadre et précision de montage
C'est le lanceur de sorts le plus chargé (et non le lanceur moyen) qui doit décider de la capacité pour les applications exigeantes.
Pour les fabricants d’équipements OEM, cette approche basée sur l’application peut réduire le risque d’usure prématurée des roues, de défaillance des roulements, de déformation des supports et de coûts de remplacement inattendus.
Roulettes CMCL, une société basée en Chineroulettes industriellesfabricant, travaille avec les fabricants d'équipements sur les configurations de roulettes pour les équipements mobiles lourds, les plates-formes de machines, les chariots et autres applications industrielles. Son approche technique prend en compte la répartition de la charge, l'environnement d'exploitation, le matériau des roues et les exigences de montage plutôt que de se fier uniquement à la capacité nominale.
Lors de la sélection d'une roulette pour une nouvelle machine ou une plate-forme mobile, commencez par la trajectoire de charge réelle et les conditions de fonctionnement. Le bon calcul ne consiste pas simplement à trouver une roulette capable de supporter le poids, il s'agit également de comprendre quelle roulette porte le poids, dans quelles conditions et pendant combien de temps.
