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Das Rad ist ein rundes, mechanisches Organ, das durch die Drehung um eine Achse die gleitende Bewegung durch die rollende Bewegung ersetzt.

Ein Rad setzt sich aus folgenden Bauteilen zusammen:
Lauffläche, Laufbelag, Radkörper, Lagerung und Nabe.

definizioni tellure rota

LAUFFLÄCHE
Die Lauffläche ist die Außenoberfläche bzw. der Teil des Rades, der den Boden berührt. Kann glatt oder geprägt sein, um die Bodenhaftung zu erhöhen.

LAUFBELAG
Der Laufbelag ist der Außenring aus unterschiedlichem Material, der das Rad kennzeichnet.
Der Laufbelag ist eine feste Verkleidung, wenn sie eine Einheit mit dem Kern bildet (verbunden mittels Klebstoff oder mechanischer Verankerung) oder aufgezogen, wenn sie mechanisch auf den Kern aufgebracht wird.

RADKÖRPER
Der Radkörper ist das tragende Teil des Rades und stellt die Verbindung von Laufbelag und Lagerung her.
Er wird in verschiedenen Formen und aus verschiedenem Material hergestellt und kann aus einem einzigen Teil oder aus mehreren miteinander verbundenen Teilen bestehen.

LAGERUNG UND NABE
Die Lagerung ist das zentrale Teil des Rades und wird direkt an der Achse befestigt oder nimmt die Nabe auf, die die Drehung erleichtert (Kugellager, Wälzlager, Buchsen, usw.).

Je nach dem angewandten Fertigungsverfahren und den den Laufbelag bildenden Werkstoffen werden die Räder in vier unterschiedliche Typen unterteilt: Vollgummibereifte Räder, Polyurethanräder, einteilige Räder und luftbereifte Räder.

Vollgummibereifte Räder (können aus normalem Gummi, elastisch vulkanisiertem Gummi oder aus thermoplastischem Gummi bestehen)

Bei den vollgummibereiften Rädern besteht der Laufbelag aus einem aus Naturgummi und/oder synthetischem Gummi gewonnenen Elastomer.
Bei den für Industriezwecke verwendeten Rädern kann das Gummi vulkanisiert oder gespritzt sein.
Im ersten Fall wird das mit geeigneten Mineralien und Vulkanisiermitteln angereicherte Gummi einer sog. „Vulkanisation“ unterzogen. Bei diesem Verfahren wird die molekulare Struktur des Gummis verändert: Das ursprünglich "teigige" Material wird in ein nicht mehr schmelzbares Material umgeformt, das die Form des Hohlraums der Spritzgussform annimmt und beibehält, in der die Reaktion erfolgt. Der auf diese Weise erhaltene Ring wird mechanisch auf den Radkörper aufgebracht. Das vulkanisierte Gummi besitzt eine große Verformungselastizität innerhalb eines weiten Bereichs von Zug- und Druckbelastungen.
Im zweiten Fall wird das Gummi chemischen Syntheseverfahren unterzogen. Das auf diese Weise erhaltene Material wird in eine Form eingespritzt, in die zuvor der Radkörper eingelegt wurde. Das eingespritzte Gummi behält seine Schmelzeigenschaften auch nach dem Gießen bei.

Die physikalisch-mechanischen Eigenschaften des vulkanisierten Gummis hängen von der Qualität des verwendeten Naturgummis und/oder synthetischen Gummis, der Typologie und der Menge der hinzugefügten Mineralien und der Bedingungen, unter denen die Vulkanisation abläuft, ab.
Das gespritzte Gummi weist normalerweise schlechtere elastische Eigenschaften als das vulkanisierte Gummi bester Qualität auf, entspricht aber bezüglich der Elastizität dem vulkanisierten Gummi mittlerer und reduzierter Qualität.

Nachstehend werden die wichtigsten physikalisch-mechanischen Parameter aufgeführt, von denen die Gummiqualität abhängt (für die Definition jedes einzelnen Parameters ist Bezug auf die neben dem Parameter angegebenen Normen zu nehmen):

Härte
UNI EN ISO 868/1999
Spezifische Dichte
ISO 2781 - ISO 1183
Kerbschlagzähigkeit
ASTM D 945 - DIN 53512 - ISO 4662
Abreibungsverlust
DIN 53516
Zugfestigkeit
ISO 37 - ASTM D 412c
Bruchreißdehnung
ISO 37 - ASTM D 412c
Weiterreißwiderstand
ASTM D 624b
DVR
ISO 815

 

Diese Parameter sind nicht voneinander unabhängig: Die Änderung eines Parameters hat normalerweise (unterschiedlich große) Auswirkungen auch auf die anderen Parameter.
Die Härte ist der sofort bestimmbare Parameter. Im Allgemeinen nehmen die elastischen Eigenschaften (Kerbzähigkeit, Bruchdehnung, DVR) bei einem Anstieg der Härte ab, was zu einer
Verschlechterung der Radleistungen führt.

Parameter, wie der Weiterreißwiderstand und der Abreibungsverlust hängen dagegen hauptsächlich von der Zusammensetzung des vulkanisierten Gummis und nur sekundär von der Härte ab.

Polyurethanräder (gegossenes oder thermoplastisches Polyurethan)

Bei den Polyurethanrädern besteht der Laufbelag aus einem ausschließlich aus synthetischen Rohstoffen hergestellten Elastomeren.
Polyurethane sind chemische Produkte, die aus einer Polymerisierungsreaktion erhalten werden, die beim Mischen von zwei Komponenten stattfindet, die zwei verschiedenen Verbindungsfamilien angehören (Di-Isocyanate und Polyalkohole). Diese Verbindungen werden auf eine derartige Temperatur erhitzt, dass sie im flüssigen Zustand bleiben und eine relativ niedrige Viskosität aufweisen. Im Allgemeinen werden den Polyurethan-Elastomere keine zusätzlichen Mineralien hinzugefügt. Die reaktive Mischung wird in erhitzte Formen gegossen oder eingespritzt, die bereits die Radkörper aus Metall oder Kunststoff enthalten. Die Temperatur der Form und des Radkörpers, der sich darin befindet, gewährleistet den Ablauf der internen Polymerisierungsreaktion des Polyurethans und die chemische Anhaftung des Polyurethans am eventuell auf der Radkörperoberfläche vorhandenen Klebstoff.
Dank der umfangreichen Palette an verwendbaren chemischen Verbindungen können unzählige Formulierungen des Elastomers erhalten werden. Oft sind sich die physikalisch-mechanischen Eigenschaften der Verbindung in den verschiedenen stöchiometrischen Formulierungen (sogenannte "Rezepte") ähnlich, doch kann das Verhalten der verschiedenen Produkte bei der Anwendung bedeutend variieren.
Das gegossene Polyurethan ist normalerweise nicht mehr schmelzbar, besitzt gute Elastizitätseigenschaften und eine mittlere bis hohe Härte sowie einen mittleren bis hohen mechanischen Druck- und Zugwiderstand.
Gespritztes Polyurethan ist auch nach dem Spritzgussverfahren schmelzbar und besitzt eine geringere Elastizität und Härte als gegossenes Polyurethan.

Die wichtigsten physikalisch-mechanischen Eigenschaften von Polyurethan sind (für die Definition jeder einzelnen Eigenschaft ist Bezug auf die neben dem Parameter angegebenen Normen zu nehmen):

Härte
UNI EN ISO 868/1999
Spezifische Dichte
ISO 2781 - ISO 1183
Kerbschlagzähigkeit
ASTM D 945 - DIN 53512 - ISO 4662
Abreibungsverlust
DIN 53516
Zugfestifgkeit
ISO 37 - ASTM D 412c
Bruchreißdehnung
ISO 37 - ASTM D 412c
Weiterreißwiderstand
ASTM D 624b
DVR
DIN 53517.

 

Einteilige Räder

Bei einteiligen Rädern bestehen Radkörper und Laufbelag aus demselben Material. Je nach verwendetem Material ändern sich die physikalisch-mechanischen Eigenschaften des Rades.
Unter den am häufigsten für einteilige Räder verwendeten Werkstoffen erinnern wir an mechanisches Gusseisen und thermoplastische Materialien.

 

Luftbereifte Räder

Bei den luftbereiften Rädern besteht der am Radkörper angebrachte Laufbelag aus einem Gummimantel mit Gewebeeinlage und innerer Luftkammer. Die Lauffläche kann profiliert oder gerillt sein, um eine bessere Bodenhaftung des Rades zu erhalten.

Das Gehäuse ist das Verbindungselement zwischen dem Rad und dem Wagen*. Normalerweise benötigen alle Räder ein Gehäuse zur Befestigung am Wagen. Davon ausgenommen sind die Räder, deren Achse in den Wagen integriert ist.
Die Gehäuse können lenkbar oder feststehend sein.

*Der Begriff „Wagen“ bedeutet vereinbarungsgemäß eine Ausrüstung oder Vorrichtung, an die Räder und Gehäuse befestigt werden, deren Aufgabe darin besteht, den Wagen selbst zu bewegen.

Lenkgehäuse

Das Lenkgehäuse dreht sich bei der Änderung der Verschieberichtung um seine senkrechte Achse. Die Radachse ist bezüglich der Gehäuseachse versetzt, um eine gute Manövrierbarkeit des Wagens zu gewährleisten.
Unter „Manövrierbarkeit" versteht man die Möglichkeit des Wagens die Richtung zu wechseln, unter „Ausrichtbarkeit" die Fähigkeit des Wagens eine bestimmte Richtung beizubehalten.
Eine zu große Fluchtabweichung reduziert die Ausrichtbarkeit des Wagens, da ein „Schleudern" des Rades auftreten kann ("Swimmy"-Effekt).

Je nach Art der Befestigung am Wagen werden Lenkgehäuse mit Anschraubplatte, durchgehender Bohrung oder mit Zapfen verwendet.



Die Lenkgehäuse mit Zapfen können mit unterschiedlichen Schafttypen und unterschiedlichen Schaftabmessungen ausgestattet sein. Die wichtigsten Zapfentypen sind: Gewindezapfen, Glattzapfen und Expanderbefestigung, je nach Art der Befestigung des Teiles am Wagen.
Die Lenkgehäuse können mit Bremsen ausgerüstet werden.
Die Bremse ist eine Vorrichtung zum Blockieren der Drehbewegung eines Rades, der Drehung des Gehäuses oder gleichzeitig der Drehung des Rades und des Gehäuses.

Die Bauteile des Lenkgehäuses sind: Anschraubplatte, Lenkgabel, Kugellagerhaltering, Drehorgan, Mittelzapfen und eventuell Staubschutzring.

Anschraubplatte
Die Anschraubplatte ist das am Wagen befestigte Element. Sie kann verschiedene Formen haben:
- Rechteckig mit vier Befestigungsbohrungen;
- Quadratisch mit vier Befestigungsbohrungen;
- Dreieckig mit vier Befestigungsbohrungen;
- Rund mit durchgehender Bohrung;
- Rund mit Schaft.

Radgehäusegabel
Die Gabel ist das umgekehrt U-förmige Element, das das Rad abstützt. An den unteren Enden befinden sich die Bohrungen zur Aufnahme der Radachse und am Oberteil sind die Drehorgange angebracht.

Kugellagerhaltering (ATS)
Der Kugellagerhaltering ist das Element, das die Drehorgane des Gehäuses umschließt. In besonderen Fällen kann dieser Ring auch als Staubschutz- oder Schutzring dienen.

Drehorgane
Die Drehorgane ermöglichen das Drehen der Anschraubplatte der Gabel. Diese Organe bestehen aus Kugelkränzen, die zwischen Platte und Gabel eingesetzt sind, oder aus Axial-Kegelkugellagern, die zum Schutz gegen Staub, Flüssigkeiten und andere Substanzen mit Schmierfett geschmiert sind.
Die Drehorgane haben bedeutenden Einfluss auf die Tragfähigkeit des Gehäuses.

Mittelzapfen
Der Mittelzapfen ist das Verbindungselement zwischen Platte und Kugellagerhaltering: Platte und Kugellagerhaltering bilden somit ein einziges Teil, während die Gabel frei ist und sich um ihre eigene Achse drehen kann.
Der Zapfen kann folgendermaßen beschaffen sein:
- Integriert in die Platte, gefertigt durch Gesenkschmieden und nach dem Zusammenbau der Komponenten erfolgtem Vernieten;
- Integriert in die Platte, gefertigt durch Gesenkschmieden auf der Platte und nachfolgender Montage mit selbstsichernden Muttern;
- Bestehend aus Schraube und handelsüblicher Mutter.

Staubschutzring
Der Staubschutzring ist ein Schutzelement des Drehorgans des Lenkgehäuses. Dieser Ring schützt die Drehorgane vor Staub und festen aggressiven Stoffen mittlerer Körnung.

Feststehendes Gehäuse

Das feststehende Gehäuse hat die Aufgabe, das Rad zu führen und die Ausrichtung des Wagens zu gewährleisten, während die Manövrierbarkeit des Wagens von Lenkgehäusen abhängt.

Das feststehende Gehäuse besteht im Allgemeinen aus einem einzigen formgestanzten Teil aus Stahlblech in umgekehrter U-Form. An beiden unteren Enden befinden sich die Bohrungen zur Aufnahme der Radachse und am Oberteil die Bohrungen zur Befestigung am Wagen.

 

Die Achse ist das Verbindungsorgan, über das das Rad mit dem Gehäuse verbunden ist. Die Achse besteht normalerweise aus einem Gewindebolzen mit Mutter, Unterlegscheiben, Rohr und - wenn erforderlich - Distanzstücken.
Bei leichten Anwendungen kann die Achse mit Niete direkt an der Gehäusegabel vernietet sein.