ความรู้ เรื่องสายพาน

ความรู้เบื่องต้นเกี่ยวกับสายพานส่งกำลัง

การส่งกำลังทางกลจากเพลาอันหนึ่งไปยังเพลาอีกอันหนึ่ง อาจทำได้สามวิธี คือ โดยใช้เฟือง ใช้สายพาน และใช้โซ่ การส่งกำลังโดยสายพานเป็นการส่งกำลังแบบอ่อนตัวได้ (Flexible) ซึ่ง มีข้อดี และข้อเสียหลายประการเมื่อเปรียบเทียบกับการส่งกำลังโดยใช้เฟืองและ โซ่ ข้อดีก็คือ มีราคาถูกและก็ใช้งานได้ง่าย รับแรงกระตุกและการสั่นสะเทือนได้ดี ขณะใช้งานไม่มีเสียงดัง เหมาะสำหรับการส่งกำลังระหว่างเพลาที่อยู่ห่างกันมากๆ และค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาต่ำ อย่างไรก็ตามข้อเสียของการขับด้วยสายพานก็มีคือ อัตราการทดที่ไม่แน่นอนนักเนื่องจากการสลิป (Slip) และการคลีฟ (Creep) ของ สายพานและต้องมีการปรับระยะห่างระหว่างเพลาหรือปรับแรงดึงในสายพานระหว่าง การใช้งาน นอกจากนั้นยังไม่อาจใช้งานที่มีอัตราทดสูงมากได้ ซึ่งมักใช้กับอัตราทดสูงมากได้ ซึ่งมักใช้กับอัตราทดไม่เกิน 5 เท่า


ชนิดและวัสดุของสายพาน

สายพานออกแบบเป็นสี่ชนิดตามลักษณะหน้าตัดของสายพาน คือ สายพานแบน (Flat Belts) มีหน้าตัดเป็รูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า สายพานลิ่ม (V-Belts) มีหน้าตัดเป็นรูปสี่เหลี่ยมคางหมู สายพานกลม (Ropes) มีหน้าตัดเป็นรูปวงกลมและสายพานไทม์มิ่ง (timing Belt) มีหน้าตัดเป็นรูปสี่เหลี่ยมคางหมูแต่จะทำเป็นร่องคล้ายฟันเฟืองตลอดความยาวของสายพาน สายพานแต่ละชนิดจะมีลักษณะในการใช้งานต่างกัน วัสดุที่ใช้ทำสายพานซึ่งใช้งานกันมากก็คือหนัง (Oak-tanned Leather) แต่ถ้าเป็นการใช้งานพิเศษ เช่นอยู่ในบรรยากาศที่มีความชื้นสูง มีไอของสารเคมี หรือมีน้ำมันอยู่ด้วยก็มักใช้สายพานแบบ Chrome Leather เพื่อ ให้สายพานมีอายุการใช้งานได้พอสมควร จึงมักให้ค่าความเค้นในการออกแบบสายพานต่ำกว่าความต้านแรงดึงสูงสุดของ สายพานมากๆ โดยทั่วยไปจะใช้ค่าความปลอดภัยประมาณ 10 ค่าสัมประสิทธิ์ความเสียดทานของบสายพานหนังจะมีค่าประมาณ 0.40-0.50 และความเร็วใช้งานของสายพานควรจะอยู่ในช่วง 1,000-2,000 m/min
สายพานอีกชนิดหนึ่งคือสายพานยาง (Rubber Belts) สายพานประเภทนี้จะมีฝ้ายหรือผ้าใบเป็นไส้ภายในและมียางหุ้มอยู่ภายนอก ยางที่ใช้หุ้มจะเป็นยางที่อบด้วยกำมะถันในอุณหภูมิสูง (Vulcanized) เพื่อ เพิ่มความยึดหยุ่นและความต้านแรง สายพานยางเหมาะสำหรับใช้กับงานที่มีน้ำมันหรือแสงแดด เมื่อเปรียบเทียบกับสายพานหนังแล้ว สายพานยางจะมีราคาที่ถูกกว่าแต่อายุใช้งานนั้นสั้นกว่าสายพานยางทนต่อสภาพบรรยากาศ ในการใช้งานได้ดีกว่าสายพานหนัง ค่าสัมประสิทธิ์ความเสียดทานของสายพานยางจะมีค่าประมาณ 0.30-0.40 และสามารถรับแรงดึงได้ประมาณ 20 N ต่อชั้น ต่อความกว้างสายพาน 1 mm.
สายพานทุกชนิดที่กล่าวมานี้จะยืดตัวได้ดี ดังนั้นเมื่ออยู่ภายใต้แรงดึงจะยืดตัวทำให้เกิดสารสลิปบนล้อสายพาน (Pulley) ในทางปฏิบัติจึงมักจะยืดสายพานให้ตึงไว้ก่อนใช้งานทั้งนี้เพื่อเป็นการลดการสลิปของสายพาน


การคลีพและการสลิปของสายพาน

ความแตกต่างระหว่างการคลีพและการสลิปของสายพานจะเห็นได้อย่างชัดเจนโดยการ พิจารณาการขับด้วยสายพาน เมื่อสายพานส่วนหนึ่งเคลื่อนที่เข้าหาล้อขับ สายพานจะเคลื่อนที่ไปตามส่วนโค้งสัมผัสบนล้อสายพานด้วยความเร็วที่เท่ากับ ความเร็วของขอบล้อสายพาน (ถ้าแรงดึงในสายพานมากเพียงพอที่จะเอาชนะแรงภายนอกได้) เมื่อสายพานส่วนนี้ใกล้จะออกจากล้อสายพาน แรงดึงสายพานจะลดลงเท่ากับแรงดึงในด้านหย่อนเป็นผลให้สายพานหดสั้นลง ในทำนองเดียวกันสายพานที่เคลื่อนที่ตามออกไปก็จะหดสั้นลงด้วย ดังนั้นความเร็วจริงของสายพานที่เคลื่อนที่ออกจากล้อขับจะมีค่าน้อยกว่าความ เร็วขณะเข้าสู่ล้อสายพานปรากฎการณ์ที่สายพานเปลี่ยนความเร็วเป็นความเร็วที่ช้าลงบนล้อขับ และเพิ่มความเร็วบนล้อตาม เรียกว่า การคลีพ (Creep)

เมื่อแรงภายนอกเพิ่มขึ้นโดยไม่เพิ่มแรงดึงชั้นต้นในสายพาน สายพานทุกส่วนจะเกิดการเปลี่ยนแปลงแรงดึงในตัวสายพานเมื่อเริ่มเข้าสู่โค้ง สัมผัส ถ้าแรงภายนอกมากเพียงพอส่วนโค้งที่เกิดการคลีพอาจจะเท่ากับส่วนโค้งสัมผัส ดังนั้นจึงเกิดการสลิป (Slip) ขึ้น การสลิปอาจเกิดขึ้นบนล้อสายพานเพียงล้อเดียว ส่วนการคลิพจำเป็นจะต้องเกิดขึ้นเท่ากันบนล้อสายพานทั้งสองล้อ การออกแบบการขับด้วยสายพานที่ดี เมื่อทำงานในสภาวะปกติไม่ควรมีการสลิป
แต่การคลิพจะเกิดขึ้นเสมอไม่ว่าจะเป็น สายพานชนิดใด การเกิดคลิพและสลิปทำให้ต้องสูญเสียกำลังงานและความเร็วแต่การสูญเสียที่เกิดจากการคลิพมีค่าน้อยมาก การสลิปอาจทำให้เกิดความร้อนมากเพียงพอที่จะทำให้ผิวหน้าของสายพานเสียหายได้ ดังนั้นจึงควรระมัดระวังไม่ให้เกิดการสลิป ด้วยวิธีการดึงสายพานให้ตึงเพียงพอต่อการใช้งานเพื่อจำกัดการสลิป


CREDIT BY

http://www.cnctak.com/?cid=1962471