Una rueda giratoria (o rueda giratoria ) es una rueda no motriz que está diseñada para fijarse a la parte inferior de un objeto más grande (el "vehículo") para permitir que ese objeto se mueva.
Las ruedas se utilizan en numerosas aplicaciones, incluidos carritos de compras , sillas de oficina , carritos de juguete , camas de hospital y equipos de manipulación de materiales . Las rodajas de alta capacidad y servicio pesado se utilizan en muchas aplicaciones industriales, como plataformas rodantes, carros, ensamblajes y líneas de remolque en plantas.
Las ruedas pueden fijarse para que rueden a lo largo de una trayectoria en línea recta o montarse sobre un pivote o pivote de modo que la rueda se alinee automáticamente con la dirección de desplazamiento.
Una rueda rígida básica consta de una rueda montada en una horquilla estacionaria. La orientación de la horquilla, que está fija con respecto al vehículo, se determina cuando la rueda se monta en el vehículo. [1] Un ejemplo de esto son las ruedas que se encuentran en la parte trasera de un carrito de compras en América del Norte. Las ruedas rígidas tienden a restringir el movimiento del vehículo para que éste se desplace en línea recta.
Al igual que la rueda rígida más simple, una rueda giratoria incorpora una rueda montada en una horquilla, pero una junta giratoria adicional encima de la horquilla permite que la horquilla gire libremente unos 360°, lo que permite que la rueda ruede en cualquier dirección. Esto hace posible mover fácilmente el vehículo en cualquier dirección sin cambiar su orientación. A veces, las ruedas giratorias están unidas a manijas para que un operador pueda establecer manualmente su orientación. La rueda giratoria mejorada fue inventada en 1920 por Seibert Chesnutt, patente estadounidense 1341630, que se fabricaba fácilmente mediante estampado e incorporaba rodamientos de bolas para una vida útil más larga. Las ruedas giratorias básicas estaban presentes en la famosa "silla de oficina" de Charles Darwin ya en la década de 1840.
Además, una rueda giratoria generalmente debe incluir una pequeña distancia de compensación entre el eje central del eje vertical y el eje central de la rueda giratoria. Cuando se mueve la rueda y la rueda no mira en la dirección correcta, el desplazamiento hará que el conjunto de la rueda gire alrededor del eje del eje vertical para seguir la dirección del movimiento. Si no hay compensación, la rueda no girará si no está orientada en la dirección correcta, ya sea evitando el movimiento o arrastrándose por el suelo.
Cuando está en movimiento en línea recta, una rueda giratoria tenderá a alinearse automáticamente y a girar paralelamente a la dirección de desplazamiento. Esto se puede ver en un carrito de compras cuando las ruedas delanteras se alinean paralelas a las ruedas traseras cuando se desplaza por un pasillo. Una consecuencia de esto es que el vehículo tiende naturalmente a circular en dirección recta. No se requiere una dirección precisa porque las ruedas tienden a mantener un movimiento recto. Esto también es válido durante los giros del vehículo. La rueda gira perpendicular al radio de giro y proporciona un giro suave. Esto se puede ver en un carrito de compras cuando las ruedas delanteras giran a diferentes velocidades, con diferentes radios de giro dependiendo de qué tan cerrado se haga el giro.
El ángulo y la distancia entre los ejes de las ruedas y la junta giratoria se pueden ajustar para diferentes tipos de rendimiento de las ruedas. [2]
Las ruedas industriales son ruedas de alta resistencia diseñadas para transportar cargas pesadas, en algunos casos hasta treinta mil libras. Una rueda industrial puede tener un diseño de rueda giratoria o rígida. Las ruedas industriales suelen tener una placa superior plana que tiene cuatro orificios para pernos para garantizar una conexión resistente entre la placa superior y la carga. Se utilizan en una variedad de aplicaciones que incluyen carros con plataforma rodante, plataformas giratorias de ensamblaje, bastidores de almacenamiento de alta resistencia, contenedores de retención, líneas de remolque, equipos de mantenimiento y mecanismos de manipulación de materiales.
En las primeras etapas de fabricación, los cuerpos de las ruedas industriales generalmente se fabricaban a partir de tres piezas metálicas estampadas separadas, que se soldaban a la placa superior. Hoy en día, muchos cuerpos de ruedas industriales se fabrican cortando con láser el cuerpo a partir de una sola pieza de metal y luego usando una plegadora para darle forma a las patas en el ángulo requerido de noventa grados, produciendo así un dispositivo mecánicamente más fuerte.
Varios factores afectan el rendimiento de las rodajas industriales. Por ejemplo, los diámetros y anchos de rueda más grandes proporcionan una mayor capacidad de peso al distribuir el peso de la carga en una superficie de rueda más grande. Además, los materiales de ruedas más duros (p. ej., hierro fundido, poliuretano de alto perfil) son menos sensibles y tienden a no dejar rastros de suciedad y residuos en los pisos.
Las ruedas comunes y económicas pueden incluir una función de freno que evita que la rueda gire. Esto normalmente se logra usando una palanca que presiona una leva de freno contra la rueda. Sin embargo, una rueda giratoria aún puede moverse ligeramente, en un pequeño círculo que gira alrededor de una distancia desplazada entre el eje vertical y el centro de la rueda bloqueada.
Un tipo más complejo de rueda giratoria, a veces llamada rueda de bloqueo total, tiene un bloqueo de rotación adicional en el eje vertical para que no pueda ocurrir el giro del eje ni la rotación de la rueda, proporcionando así un soporte muy rígido. Es posible utilizar estas dos cerraduras juntas o por separado. Si el eje vertical está bloqueado pero la rueda aún puede girar, la rueda se convierte en una rueda direccional, pero puede bloquearse para rodar en una dirección a lo largo de cualquier eje horizontal.
En algunos casos, resulta útil poder frenar o bloquear todas las ruedas al mismo tiempo, sin tener que caminar para activar individualmente un mecanismo en cada una. Esto se puede lograr usando un mecanismo de bloqueo central acoplado a un anillo rígido que rodea cada rueda giratoria, ligeramente por encima de la rueda, que baja y presiona la rueda, evitando la rotación tanto de la rueda como de la rueda giratoria. Un método alternativo es la rueda con bloqueo central, que tiene una leva giratoria en el centro de cada eje de rueda vertical, que conduce a un mecanismo de freno en la parte inferior de cada rueda.
Una rodaja sin Kingpin tiene una pista de rodadura interior, una pista de rodadura exterior que está unida al vehículo y rodamientos de bolas entre las pistas de rodadura. Este mecanismo no tiene kingpin , de ahí el nombre kingpinless. La ausencia de un pivote elimina la mayoría de las causas de falla de las ruedas giratorias [ cita requerida ] y reduce o elimina el balanceo después de su uso [ aclarar ] . Ofrecen capacidad y durabilidad comparables a las unidades que tienen rodamientos cónicos o de bolas de precisión sellados [ cita necesaria ] y son una alternativa práctica a las ruedas giratorias tradicionales en situaciones de alto impacto [ ¿por qué? ] .
Una desventaja importante de las ruedas es el aleteo. Un ejemplo común de aleteo de las ruedas es el del carrito de compras de un supermercado, cuando una rueda se balancea rápidamente de lado a lado. Esta oscilación, que también se conoce como shimmy , ocurre naturalmente a ciertas velocidades y es similar a la oscilación de velocidad que ocurre en otros vehículos con ruedas. La velocidad a la que se produce el aleteo de la rueda se basa en el peso que soporta la rueda y la distancia entre el eje de la rueda y el eje de dirección. Esta distancia se conoce como distancia de seguimiento y aumentarla puede eliminar el aleteo a velocidades moderadas. Generalmente, el aleteo se produce a altas velocidades.
Lo que hace que el aleteo sea peligroso es que puede hacer que un vehículo se mueva repentinamente en una dirección no deseada. El aleteo ocurre cuando la rueda no está en pleno contacto con el suelo y por lo tanto su orientación es incontrolable. A medida que el lanzador recupera el contacto total con el suelo, puede estar en cualquier orientación. Esto puede hacer que el vehículo se mueva repentinamente en la dirección hacia la que apunta la rueda. A velocidades más lentas, la capacidad de la rueda para girar puede corregir la dirección y continuar avanzando en la dirección deseada. Pero a altas velocidades esto puede ser peligroso, ya que es posible que la rueda no pueda girar lo suficientemente rápido y el vehículo puede dar bandazos en cualquier dirección.
Los diseñadores de sillas de ruedas eléctricas y de carreras están muy preocupados por el aleteo porque la silla debe ser segura para los usuarios. Aumentar la distancia de seguimiento puede aumentar la estabilidad a velocidades más altas para las carreras en silla de ruedas, pero puede generar aleteo a velocidades más bajas para el uso diario. Desafortunadamente, cuanto más recorrido tenga la rueda, más espacio necesitará para girar. Por lo tanto, para acomodar este espacio de giro adicional, es posible que sea necesario alargar el marco o extender los reposapiés. Esto tiende a hacer que la silla sea más incómoda.
El aleteo de las ruedas se puede controlar agregando amortiguadores o aumentando la fricción de las juntas giratorias. [3] Esto se puede lograr agregando arandelas a la junta giratoria. La fricción aumenta a medida que aumenta el peso en el frente de la silla. Cada vez que la rueda comienza a aletear, ralentiza la silla y transfiere el peso a las ruedas delanteras. Existen varios kits anti-vibración en línea para adaptar las ruedas de sillas de ruedas de esta manera. Otros métodos para reducir el aleteo de las ruedas incluyen aumentar el avance del giro, usar grasa más espesa, reducir la masa de la rueda o aumentar la fricción con el suelo cambiando los materiales. [4]
Las ruedas también se detienen por completo utilizando copas para ruedas.
Las ruedas ergonómicas están diseñadas teniendo en cuenta el entorno operativo y la tarea a realizar para minimizar cualquier efecto perjudicial para el operador. Las acciones repetitivas a largo plazo que involucran ruedas resistentes pueden contribuir a lesiones por tensión. Las especificaciones inadecuadas también pueden contribuir a reducir la vida útil de las ruedas.
Muchos parámetros influyen en el rendimiento de la rodaja. Parámetros como la dureza del neumático, el ancho y la forma de la banda de rodadura, la longitud del desplazamiento posterior (la 'rueda') y el diámetro de la rueda afectan el esfuerzo requerido para iniciar el movimiento de la plataforma. Las ruedas más duras harán que la rueda ruede más fácilmente al reducir la resistencia a la deformación. Un neumático menos inflado ofrece más resistencia a la deformación y, por tanto, se requiere más esfuerzo para mover la plataforma adjunta. El esfuerzo de giro se ve afectado por la cantidad de rueda y por el diámetro de la rueda. [5]
Las mejoras al diseño tradicional de las ruedas incluyen protectores de dedos, limpiaparabrisas, patas reforzadas, tubos de dirección, bloqueos giratorios y frenos, todo implementado en un esfuerzo por reducir las lesiones de los operadores en el lugar de trabajo. [6]
El diámetro de una rueda giratoria afecta la facilidad con la que la rodaja se mueve sobre superficies con partículas, rugosas o irregulares. Las ruedas giratorias de gran diámetro pueden salvar espacios como el que hay entre el suelo y la cabina de un ascensor. Sin embargo, cuanto mayor sea el diámetro de una rueda giratoria, más alto debe ser el brazo de soporte de la rueda giratoria. O la base de un objeto que cuelga bajo debe elevarse más por encima de las ruedas, o las ruedas deben colgar a los lados a horcajadas sobre el objeto apoyado que cuelga bajo. Mientras giran alrededor del eje vertical, las ruedas giratorias barren un espacio. Las ruedas más grandes requieren más espacio.
La capacidad de carga se puede aumentar utilizando ruedas más anchas con más área de contacto con el suelo. Sin embargo, cuando se gira una rueda giratoria ancha en el lugar, la parte central de la zona de contacto entre la rueda y el suelo gira más lentamente que las regiones más alejadas de los lados. Esta diferencia en la velocidad de rotación a través de la base de la zona de contacto de la rueda hace que las ruedas anchas resistan la rotación alrededor del pivote, y esta resistencia aumenta a medida que aumenta la carga de peso.
Una forma alternativa de aumentar la capacidad de carga y al mismo tiempo limitar la resistencia a la rotación giratoria es utilizar varias ruedas estrechas en tándem en el mismo eje de rueda. Cada rueda tiene una zona de contacto con el suelo comparativamente más estrecha que una sola rueda ancha, por lo que hay menos resistencia al giro en el lugar giratorio.
Hay cuatro clasificaciones principales de ruedas: