กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 7 นาที

สายพาน (เชิงกล)

สายพานคือห่วงวัสดุที่ยืดหยุ่นได้ ใช้สำหรับเชื่อมต่อเพลา หมุนสองอันขึ้นไป เข้าด้วยกันทางกลไก โดยส่วนใหญ่จะเป็นเพลาขนานกัน สายพานอาจใช้เป็นแหล่งสร้างการเคลื่อนที่...

สายพาน (เชิงกล)

สายพานแบน
ระบบขับเคลื่อนด้วยสายพานแบนในโรงงานเครื่องจักรกลที่พิพิธภัณฑ์แฮกลีย์

สายพานคือห่วงวัสดุที่ยืดหยุ่นได้ ใช้สำหรับเชื่อมต่อเพลา หมุนสองอันขึ้นไป เข้าด้วยกันทางกลไก โดยส่วนใหญ่จะเป็นเพลาขนานกัน สายพานอาจใช้เป็นแหล่งสร้างการเคลื่อนที่ เพื่อส่งกำลังอย่างมีประสิทธิภาพ หรือเพื่อติดตามการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ สายพานจะคล้องอยู่บนรอกและอาจมีการบิดระหว่างรอก และเพลาไม่จำเป็นต้องขนานกัน

ในระบบรอกสองตัว สายพานสามารถขับเคลื่อนรอกไปในทิศทางเดียวตามปกติ (ทิศทางเดียวกันหากอยู่บนเพลาขนานกัน) หรืออาจใช้สายพานไขว้กันเพื่อให้ทิศทางการหมุนของเพลาที่ถูกขับเคลื่อนกลับทิศทาง (ทิศทางตรงข้ามกับเพลาที่ขับเคลื่อนหากอยู่บนเพลาขนานกัน) นอกจากนี้ การขับเคลื่อนด้วยสายพานยังสามารถใช้เพื่อเปลี่ยนความเร็วในการหมุน ไม่ว่าจะเพิ่มขึ้นหรือลดลง โดยใช้รอกที่มีขนาดแตกต่างกัน

สายพานลำเลียง เป็น แหล่งกำเนิดการเคลื่อนที่อย่างหนึ่ง ซึ่งสายพานถูกดัดแปลงให้สามารถลำเลียงสิ่งของอย่างต่อเนื่องระหว่างสองจุดได้

ประวัติศาสตร์

ระบบขับเคลื่อนด้วยสายพานเชิงกลโดยใช้ เครื่อง รอกนั้นถูกกล่าวถึงครั้งแรกในตำราพจนานุกรมสำนวนท้องถิ่น โดย หยางซง (53–18 ปีก่อนคริสตกาล) นักปรัชญา กวี และนักการเมืองสมัยราชวงศ์ฮั่น ในปี 15 ก่อนคริสตกาล โดยใช้กับเครื่อง ม้วนเส้นใยไหมที่ม้วนเส้นใยไหม ลงบน แกนสำหรับกระสวยของช่างทอผ้า[ 1 ]ระบบขับเคลื่อนด้วยสายพานเป็นส่วนประกอบสำคัญของการประดิษฐ์กงล้อปั่นด้าย [ 2 ] [ 3 ] ระบบขับเคลื่อนด้วยสายพานไม่เพียงแต่ใช้ในเทคโนโลยีสิ่งทอเท่านั้น แต่ยังนำไปใช้กับเครื่องเป่าลมที่ขับเคลื่อนด้วยระบบไฮดรอลิกซึ่งมีมาตั้งแต่ศตวรรษที่ 1 หลังคริสตกาล[ 2 ]

การส่งกำลัง

สายพานเป็นอุปกรณ์ส่งกำลังที่ราคาถูกที่สุดสำหรับการส่งกำลังระหว่างเพลาที่ไม่จำเป็นต้องอยู่ในแนวแกนเดียวกัน การส่งกำลังทำได้โดยใช้สายพานและรอกที่ออกแบบมาโดยเฉพาะ ความต้องการในการส่งกำลังที่ระบบส่งกำลังแบบสายพานสามารถตอบสนองได้นั้นมีมากมาย และนี่จึงนำไปสู่การพัฒนาระบบประเภทนี้ในรูปแบบต่างๆ มากมาย ระบบขับเคลื่อนด้วยสายพานทำงานได้อย่างราบรื่นและมีเสียงรบกวนน้อย และช่วยดูดซับแรงกระแทกสำหรับมอเตอร์ โหลด และแบริ่งเมื่อแรงและกำลังที่ต้องการเปลี่ยนแปลง ข้อเสียของระบบขับเคลื่อนด้วยสายพานคือส่งกำลังได้น้อยกว่าระบบขับเคลื่อนด้วยเฟืองหรือโซ่ อย่างไรก็ตาม การพัฒนาด้านวิศวกรรมสายพานทำให้สามารถใช้สายพานในระบบที่แต่ก่อนใช้ได้เฉพาะโซ่หรือเฟืองเท่านั้น

กำลังที่ส่งผ่านระหว่างสายพานและรอกแสดงได้ด้วยผลคูณของความแตกต่างของแรงตึงและความเร็วของสายพาน:

โดยที่และคือแรงตึงในด้านที่ตึงและด้านที่หย่อนของสายพานตามลำดับ ความสัมพันธ์ระหว่างแรงตึงและแรงตึงมีดังนี้

โดยที่คือค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน และคือมุม (ในหน่วยเรเดียน) ที่พื้นผิวสัมผัสทำกับจุดศูนย์กลางของรอก

รูปแบบการสูญเสียการส่งกำลัง

ประเภทสายพาน ไฟฟ้าดับ
ไซโคลเทน-เอ 83เอ10% (8–14%)
ไซโคลเทน-บี 85A แรงดันสูง20% (17–22%)
ไซโคลเทน-เอ 88เอ เฮเอชที24% (18–25%)
ไซโคลเทน-เอ 88A/90A สีเขียวด้าน/น้ำเงิน11% (8–16%)
ไซโคลเทน-เอ 90เอ ซูเปอร์เรด15% (9–15%)
ไซโคลเทน-เอ 92เอ7.5% (7–12%)
ไซโคลเทน-เอ 70เอ15% (12–18%)
ไซโคลเทน-อี 85เอ12.5% ​​(10–14%)
ไฮเทรล 92เอ7% (5–8%)
ไซโคลเทน 90ASD ป้องกันไฟฟ้าสถิต9% (8-10%)
สายพาน 83A แบบบิดเกลียว (ขดเป็นเกลียวเหมือนสปริง)18% (15–28%)
เครื่องคำนวณแรงดึงสำหรับสายพานแบนที่ขึ้นอยู่กับความกว้าง(1/2–10%)
สายพานเสริมแรงด้วยโพลีเอสเตอร์ทั้งหมด1% (1/2–2%)

ข้อดีและข้อเสีย

ระบบขับเคลื่อนด้วยสายพานนั้นเรียบง่าย ราคาไม่แพง และไม่จำเป็นต้องใช้เพลาที่วางแนวแกนเดียวกัน ช่วยปกป้องเครื่องจักรจากการโอเวอร์โหลดและการติดขัด และช่วยลดและแยกเสียงและแรงสั่นสะเทือน การเปลี่ยนแปลงของภาระจะถูกดูดซับแรงกระแทก (ลดแรงกระแทก) ไม่จำเป็นต้องใช้สารหล่อลื่นและบำรุงรักษาน้อยมาก มีประสิทธิภาพสูง (90–98% โดยปกติ 95%) มีความทนทานต่อการเยื้องศูนย์สูง และมีต้นทุนค่อนข้างต่ำหากเพลาอยู่ห่างกันมาก การทำงานของคลัตช์สามารถทำได้โดยการเลื่อนสายพานไปยังรอกที่หมุนได้อย่างอิสระ หรือโดยการคลายความตึงของสายพาน สามารถปรับความเร็วได้หลายระดับโดยใช้รอกแบบขั้นบันไดหรือแบบเรียว

อัตราส่วนความเร็วเชิงมุมอาจไม่คงที่หรือเท่ากับอัตราส่วนของเส้นผ่านศูนย์กลางของรอกอย่างแม่นยำ เนื่องจากแรงเสียดทานและการยืดตัว อย่างไรก็ตาม ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้ส่วนใหญ่โดยการใช้สายพานแบบมีฟัน อุณหภูมิในการทำงานอยู่ระหว่าง −35 ถึง 85 °C (−31 ถึง 185 °F) การปรับระยะห่างระหว่างศูนย์กลางหรือการเพิ่มรอกตัวกลางมีความสำคัญอย่างยิ่งในการชดเชยการสึกหรอและการยืดตัว

สายพานแบน

สายพานขับเคลื่อน: ใช้สำหรับส่งกำลังจากล้อช่วยแรงของเครื่องยนต์ ในภาพนี้แสดงให้เห็นการขับเคลื่อนเครื่องนวดข้าว
ส่วนเล็กๆ ของเข็มขัดหนังแบนกว้างที่ทำจากหนังหลายชั้น มีตัวล็อกอยู่ด้านหนึ่ง จัดแสดงอยู่ในนิทรรศการที่โรงงานซัฟฟอล์ก มิลส์ในเมืองโลเวล รัฐแมสซาชูเซตส์
ตัวเชื่อมต่อสายพานแบน
เครื่องมือเชื่อมต่อสายพานแบน

สายพานแบนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในศตวรรษที่ 19 และต้นศตวรรษที่ 20 ในเพลาส่งกำลังเพื่อส่งกำลังในโรงงาน[ 4 ]นอกจากนี้ยังใช้ใน งาน เกษตรกรรมเหมืองแร่และการตัดไม้ มากมาย เช่นเลื่อยตัดไม้โรงเลื่อย เครื่องนวดข้าวเครื่อง เป่า ไซโลสายพานลำเลียงสำหรับเติมยุ้งข้าวหรือ โรงเก็บ ฟางเครื่องอัดฟางปั๊มน้ำ ( สำหรับบ่อน้ำเหมืองหรือ ทุ่งนาที่ เป็นหนองน้ำ ) และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสายพานแบนยังคงใช้กันอยู่ในปัจจุบัน แม้ว่าจะไม่มากเท่าในยุคเพลาส่งกำลังก็ตาม สายพานแบนเป็นระบบส่งกำลังที่เรียบง่ายและเหมาะสมกับยุคนั้น สามารถส่งกำลังสูงด้วยความเร็วสูง (373 กิโลวัตต์ที่ 51 เมตร/วินาที; 115 ไมล์ต่อชั่วโมง) ในกรณีของสายพานกว้างและรอกขนาดใหญ่ ระบบขับเคลื่อนด้วยสายพานกว้างและรอกขนาดใหญ่มีขนาดใหญ่ เทอะทะ กินพื้นที่มาก และต้องการแรงดึงสูง ทำให้เกิดภาระสูง อีกทั้งยังไม่เหมาะกับการใช้งานในระยะใกล้ สายพานตัววีได้เข้ามาแทนที่สายพานแบนเป็นหลักสำหรับการส่งกำลังในระยะสั้น และการส่งกำลังในระยะยาวมักจะไม่ใช้สายพานอีกต่อไปแล้ว ตัวอย่างเช่น เครื่องจักรในโรงงานปัจจุบันมักจะมีมอเตอร์ไฟฟ้าแยกแต่ละตัว

เนื่องจากสายพานแบนมีแนวโน้มที่จะเลื่อนไปทางด้านที่สูงกว่าของรอก รอกจึงถูกออกแบบให้มีพื้นผิวโค้งเล็กน้อยหรือ "เป็นรูปมงกุฎ" (แทนที่จะเป็นแบบแบน) เพื่อให้สายพานสามารถปรับตำแหน่งให้อยู่ตรงกลางได้เองขณะวิ่ง นอกจากนี้ สายพานแบนยังมีแนวโน้มที่จะลื่นไถลบนหน้าของรอกเมื่อรับน้ำหนักมาก และมีสารเคลือบสายพาน เฉพาะหลายยี่ห้อ ที่สามารถใช้กับสายพานเพื่อเพิ่มแรงเสียดทานและส่งกำลังได้

สายพานแบนแบบดั้งเดิมทำจากหนังหรือผ้า โรงสีแป้งในยุคแรกๆ ของยูเครนใช้สายพานขับเคลื่อนที่ทำจากหนัง หลังสงครามโลกครั้งที่ 1 เกิดภาวะขาดแคลนหนังรองเท้าอย่างมากจนผู้คนต้องตัดสายพานขับเคลื่อนเพื่อทำรองเท้า การขายรองเท้าทำกำไรได้มากกว่าการขายแป้งในช่วงหนึ่ง การผลิตแป้งหยุดชะงักลงในไม่ช้าและราคาขนมปังก็สูงขึ้น ส่งผลให้เกิดภาวะอดอยาก[ 5 ]สายพานขับเคลื่อนที่ทำจากหนังถูกนำไปใช้ประโยชน์อีกอย่างหนึ่งในช่วงสงครามบุชโรดีเซีย (1964–1979): เพื่อปกป้องผู้โดยสารรถยนต์และรถบัสจากทุ่นระเบิด มีการวางสายพานขับเคลื่อนที่ทำจากหนังหลายชั้นไว้บนพื้นรถในเขตอันตราย ปัจจุบันสายพานขับเคลื่อนส่วนใหญ่ทำจากยางหรือโพลิเมอร์สังเคราะห์ การยึดเกาะของสายพานหนังมักจะดีกว่าหากประกอบโดยให้ด้านที่มีขน (ด้านนอก) ของหนังอยู่ติดกับรอก แม้ว่าสายพานบางเส้นจะถูกบิดครึ่งรอบก่อนที่จะต่อปลายเข้าด้วยกัน (ทำให้เกิดแถบโมเบียส ) เพื่อให้การสึกหรอสามารถกระจายอย่างสม่ำเสมอทั้งสองด้านของสายพาน ปลายเข็มขัดจะเชื่อมต่อกันโดยการร้อยปลายเข้าด้วยกันด้วยเชือกหนัง (ซึ่งเป็นวิธีการที่เก่าแก่ที่สุด) [ 6 ] [ 7 ]ตัวยึดหวีเหล็กและ/หรือการร้อยเชือก[ 8 ]หรือโดยการติดกาวหรือเชื่อม (ในกรณีของโพลียูรีเทนหรือโพลีเอสเตอร์) เข็มขัดแบบแบนนั้นโดยทั่วไปจะต่อกัน และยังคงเป็นเช่นนั้นอยู่ แต่ก็สามารถทำด้วยโครงสร้างแบบไร้รอยต่อได้เช่นกัน

ระบบขับเคลื่อนด้วยเชือก

ในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 ช่างเครื่องจักรของอังกฤษค้นพบว่ารอกแบบมีร่องหลายร่องที่เชื่อมต่อด้วยเชือกมีประสิทธิภาพดีกว่ารอกแบบแบนที่เชื่อมต่อด้วยสายหนัง บางครั้งก็มีการใช้ เชือกลวดแต่เชือกฝ้ายเชือกป่านเชือกป่านมะนิลาและ เชือก ลินินมีการใช้งานอย่างแพร่หลายที่สุด โดยทั่วไปแล้ว เชือกที่เชื่อมต่อรอกสองตัวที่มีร่องรูปตัววีหลายร่องจะถูกต่อเป็นห่วงเดียวที่เคลื่อนที่ไปตาม เส้นทาง เกลียวก่อนที่จะกลับไปยังตำแหน่งเริ่มต้นโดยรอกตัวกลางซึ่งทำหน้าที่รักษาความตึงของเชือกด้วย บางครั้ง เชือกเส้นเดียวถูกใช้เพื่อส่งกำลังจากรอกขับแบบมีร่องหลายร่องหนึ่งตัวไปยังรอกขับแบบร่องเดียวหรือหลายร่องหลายตัวด้วยวิธีนี้

โดยทั่วไป เช่นเดียวกับสายพานแบน ระบบขับเคลื่อนด้วยเชือกถูกใช้สำหรับการเชื่อมต่อจากเครื่องยนต์ที่อยู่กับที่ไปยังเพลาแจ็คและเพลาส่งกำลังของโรงงาน และบางครั้งจากเพลาส่งกำลังไปยังเครื่องจักรที่ขับเคลื่อน อย่างไรก็ตาม ต่างจากสายพานหนัง ระบบขับเคลื่อนด้วยเชือกบางครั้งถูกใช้เพื่อส่งกำลังในระยะทางที่ค่อนข้างไกล ในระยะทางไกล จะใช้รอกกลางเพื่อรองรับ "เชือกบิน" และในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 วิธีนี้ถือว่ามีประสิทธิภาพมาก[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]

เข็มขัดกลม

สายพานกลมเป็นสายพานที่มีหน้าตัดเป็นวงกลม ออกแบบมาเพื่อใช้งานกับรอกที่มีร่องรูปตัววี 60 องศา ร่องกลมเหมาะสำหรับรอกตัวนำทาง หรือเมื่อใช้สายพานแบบโอริง (แบบอ่อน) เท่านั้น ร่องรูปตัววีจะส่งแรงบิดผ่านการทำงานแบบลิ่ม ทำให้แรงเสียดทานเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม สายพานกลมเหมาะสำหรับใช้งานใน สถานการณ์ที่ มีแรงบิด ค่อนข้างต่ำ เท่านั้น และสามารถซื้อได้ในความยาวต่างๆ หรือตัดตามความยาวที่ต้องการแล้วนำมาต่อกันได้ ไม่ว่าจะเป็นการใช้ลวดเย็บกระดาษ ตัวเชื่อมต่อโลหะ (ในกรณีของพลาสติกกลวง) การติดกาว หรือการเชื่อม (ในกรณีของโพลียูรีเทน ) จักรเย็บผ้า ในยุคแรกๆ ใช้สายพานหนังที่ต่อกันด้วยลวดเย็บกระดาษหรือกาว ซึ่งได้ผลดีมาก

สายพานสปริง

ระบบส่งกำลังสองขั้นตอนโดยใช้สายพานสปริงในรถของเล่น

สายพานสปริงคล้ายกับสายพานเชือกหรือสายพานกลม แต่ประกอบด้วยสปริงเหล็กขดเป็นเกลียวยาว มักพบได้ในเครื่องยนต์ของเล่นหรือแบบจำลองขนาดเล็ก โดยทั่วไปคือเครื่องยนต์ไอน้ำที่ใช้ขับเคลื่อนของเล่นหรือแบบจำลองอื่นๆ หรือใช้เป็นตัวส่งกำลังระหว่างเพลาข้อเหวี่ยงกับส่วนอื่นๆ ของยานพาหนะ ข้อดีหลักเหนือกว่าสายพานยางหรือสายพานยืดหยุ่นอื่นๆ คือมีอายุการใช้งานยาวนานกว่ามากภายใต้สภาวะการทำงานที่ไม่ได้รับการควบคุมอย่างดี ระยะห่างระหว่างรอกก็มีความสำคัญน้อยกว่า ข้อเสียหลักคือมีโอกาสเกิดการลื่นไถลได้ง่ายกว่าเนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำกว่า ปลายของสายพานสปริงสามารถเชื่อมต่อกันได้โดยการดัดเกลียวรอบสุดท้ายที่ปลายแต่ละด้านให้เป็นมุม 90 องศาเพื่อทำเป็นตะขอ หรือโดยการลดเส้นผ่านศูนย์กลางของเกลียวไม่กี่รอบสุดท้ายที่ปลายด้านหนึ่งเพื่อให้ "ขัน" เข้ากับปลายอีกด้านหนึ่ง

สายพานวี

สายพานในเครื่องยนต์ดีเซลทางทะเลYanmar 2GM20
ระบบขับเคลื่อนด้วยสายพานตัววีหลายเส้นในคอมเพรสเซอร์ลม

สายพานตัววี (หรือเรียกอีกอย่างว่า สายพานแบบวี หรือที่เรียกกันน้อยกว่าว่า สายพานลิ่ม) ได้แก้ปัญหาการลื่นไถลและการจัดแนวที่ไม่ตรงกัน ปัจจุบันเป็นสายพานพื้นฐานสำหรับการส่งกำลัง ให้ประสิทธิภาพที่ดีที่สุดทั้งในด้านแรงฉุด ความเร็วในการเคลื่อนที่ ภาระของแบริ่ง และอายุการใช้งานที่ยาวนาน โดยทั่วไปแล้วสายพานตัววีจะไม่มีรอยต่อ และรูปทรงหน้าตัดโดยทั่วไปจะมีลักษณะเป็น รูป สี่เหลี่ยมคางหมู (จึงเป็นที่มาของชื่อ "V") รูปทรง "V" ของสายพานจะวิ่งไปตามร่องที่เข้าคู่กันในรอก (หรือลูกรอก) ส่งผลให้สายพานไม่สามารถหลุดออกได้ นอกจากนี้ สายพานยังมักจะยึดติดอยู่ในร่องเมื่อภาระเพิ่มขึ้น—ยิ่งภาระมากเท่าไร การยึดติดก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น—ซึ่งช่วยเพิ่ม ประสิทธิภาพในการส่ง แรงบิดและทำให้สายพานตัววีเป็นทางออกที่มีประสิทธิภาพ โดยต้องการความกว้างและความตึงน้อยกว่าสายพานแบน สายพานตัววีเหนือกว่าสายพานแบนด้วยระยะห่างระหว่างศูนย์กลางที่เล็กและอัตราส่วนลดที่สูง ระยะห่างระหว่างศูนย์กลางที่เหมาะสมจะมากกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางรอกที่ใหญ่ที่สุด แต่ไม่เกินสามเท่าของผลรวมของเส้นผ่านศูนย์กลางรอกทั้งสอง ช่วงความเร็วที่เหมาะสมคือ 1,000–7,000 ฟุต/นาที (300–2,130 เมตร/นาที) สายพานตัววีต้องการรอกขนาดใหญ่กว่าเนื่องจากมีหน้าตัดหนากว่าสายพานแบน

สำหรับงานที่ต้องการกำลังสูง สามารถนำสายพานตัววีสองเส้นขึ้นไปมาต่อกันในลักษณะที่เรียกว่า ระบบสายพานตัววีหลายเส้น (multi-V) โดยใช้รอกที่มีร่องหลายร่องที่เข้ากัน ระบบนี้เรียกว่า ระบบขับเคลื่อนด้วยสายพานตัววีหลายเส้น (หรือบางครั้งเรียกว่า "ระบบขับเคลื่อนด้วยสายพานตัววีแบบคลาสสิก")

สายพานตัววีอาจทำจากยางหรือพอลิเมอร์ที่เป็นเนื้อเดียวกันตลอดทั้งเส้น หรืออาจมีเส้นใยฝังอยู่ในยางหรือพอลิเมอร์เพื่อเพิ่มความแข็งแรงและเสริมแรง เส้นใยอาจทำจากวัสดุสิ่งทอ เช่น ฝ้ายโพลีอะไมด์ (เช่นไนลอน ) หรือโพลีเอสเตอร์ หรือเพื่อความแข็งแรงสูงสุด อาจทำจากเหล็กหรืออะรามิด (เช่นเทคโนราทวารอนหรือเคฟลาร์ )

เมื่อสายพานแบบไร้รอยต่อไม่เหมาะสมกับความต้องการ อาจใช้สายพานตัววีแบบมีข้อต่อหรือแบบเชื่อมต่อได้ รุ่นส่วนใหญ่มีกำลังและอัตราความเร็วเท่ากับสายพานไร้รอยต่อขนาดเดียวกัน และไม่จำเป็นต้องใช้รอกพิเศษในการทำงาน สายพานตัววีแบบเชื่อมต่อประกอบด้วยข้อต่อคอมโพสิตโพลียูรีเทน/โพลีเอสเตอร์จำนวนมากที่ยึดเข้าด้วยกัน อาจยึดด้วยตัวข้อต่อเอง เช่น PowerTwist ของ Fenner Drives หรือ Nu-T-Link (ที่มีหมุดโลหะ) สายพานเหล่านี้ติดตั้งง่ายและทนทานต่อสภาพแวดล้อมได้ดีกว่าสายพานยาง และสามารถปรับความยาวได้โดยการถอดและแยกข้อต่อเมื่อต้องการ

ประวัติความเป็นมาของสายพานตัววี

การรายงานข่าวในวารสารการค้าเกี่ยวกับสายพาน V ในรถยนต์ตั้งแต่ปี 1916 ระบุว่าหนังเป็นวัสดุของสายพาน[ 12 ]และกล่าวว่ามุม V ยังไม่ได้รับการกำหนดมาตรฐานอย่างดี[ 13 ]สายพาน V ยางแบบไร้รอยต่อได้รับการพัฒนาขึ้นในปี 1917 โดยCharles C. Gatesจากบริษัท Gates Rubber Company [ 14 ] ระบบขับเคลื่อนด้วยสายพาน V หลายเส้นได้รับการจัดเรียงเป็นครั้งแรกในอีกไม่กี่ปีต่อมาโดย Walter Geist จาก บริษัท Allis-Chalmersซึ่งได้รับแรงบันดาลใจในการแทนที่เชือกเส้นเดียวของระบบขับเคลื่อนด้วยเชือก แบบร่องหลายร่อง ด้วยสายพาน V หลายเส้นที่วิ่งขนานกัน Geist ยื่นขอสิทธิบัตรในปี 1925 และ Allis-Chalmers เริ่มทำการตลาดระบบขับเคลื่อนภายใต้แบรนด์ "Texrope" สิทธิบัตรได้รับการอนุมัติในปี 1928 ( สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาหมายเลข 1,662,511 ) แบรนด์ "Texrope" ยังคงมีอยู่ แม้ว่าจะมีการเปลี่ยนเจ้าของและไม่ได้หมายถึงระบบขับเคลื่อนด้วยสายพาน V หลายเส้นเพียงอย่างเดียวอีกต่อไป[ 15 ]

สายพานร่องหลายร่อง

สายพานแบบร่องหลายร่อง ร่องรูปตัววี หรือแบบหลายร่อง[ 16 ]ประกอบด้วยส่วนรูปตัววีจำนวน 3 ถึง 24 ส่วนเรียงกัน ซึ่งทำให้สายพานบางลงสำหรับพื้นผิวขับเคลื่อนเดียวกัน ดังนั้นจึงมีความยืดหยุ่นมากขึ้น แม้ว่าจะกว้างกว่าก็ตาม ความยืดหยุ่นที่เพิ่มขึ้นนี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ เนื่องจากพลังงานสูญเสียน้อยลงในแรงเสียดทานภายในจากการงอสายพานอย่างต่อเนื่อง ในทางปฏิบัติ ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นนี้ทำให้ความร้อนที่เกิดขึ้นกับสายพานลดลง และสายพานที่ทำงานได้เย็นกว่าจะมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น สายพานมีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์หลายขนาด โดยปกติจะมีตัวอักษร 'P' (บางครั้งอาจละเว้น) และตัวอักษรเดี่ยวระบุระยะห่างระหว่างร่อง ส่วน 'PK' ที่มีระยะห่าง 3.56 มม. มักใช้ในงานยานยนต์[ 17 ]

ข้อดีอีกประการหนึ่งของสายพานร่องหลายร่องที่ทำให้เป็นที่นิยมคือสามารถวิ่งบนรอกบนด้านหลังของสายพานที่ไม่มีร่องได้ แม้ว่าบางครั้งจะทำเช่นนี้กับสายพานรูปตัววีที่มีรอกตัวปรับความตึงเพียงตัวเดียว แต่สายพานร่องหลายร่องสามารถพันรอบรอกด้านหลังได้อย่างแน่นหนาพอที่จะเปลี่ยนทิศทาง หรือแม้กระทั่งให้แรงขับเบาๆ ได้[ 18 ]

ความสามารถของสายพาน V ในการขับเคลื่อนรอกขึ้นอยู่กับการพันสายพานรอบรอกด้วยมุมที่เพียงพอเพื่อให้เกิดการยึดเกาะ ในกรณีที่สายพาน V เส้นเดียวมีรูปทรงนูนอย่างง่าย จะสามารถพันรอบรอกได้มากที่สุดสามหรือสี่ตัว ดังนั้นจึงสามารถขับเคลื่อนอุปกรณ์เสริมได้มากที่สุดสามชิ้น ในกรณีที่ต้องขับเคลื่อนมากกว่านั้น เช่น สำหรับรถยนต์สมัยใหม่ที่มีพวงมาลัยพาวเวอร์และเครื่องปรับอากาศ จะต้องใช้สายพานหลายเส้น เนื่องจากสายพานแบบร่องหลายร่องสามารถดัดให้เป็นร่องเว้าได้โดยใช้ลูกรอกภายนอก จึงสามารถพันรอบรอกขับเคลื่อนได้จำนวนเท่าใดก็ได้ โดยจำกัดเฉพาะกำลังรับน้ำหนักของสายพานเท่านั้น[ 18 ]

ความสามารถในการดัดสายพานได้ตามใจชอบของผู้ออกแบบ ช่วยให้สายพานสามารถโค้งงอเป็นเส้นทางที่ซับซ้อนหรือ " คดเคี้ยว " ได้ ซึ่งสามารถช่วยในการออกแบบโครงสร้างเครื่องยนต์ที่กะทัดรัด โดยที่อุปกรณ์เสริมต่างๆ ติดตั้งอยู่ใกล้กับบล็อกเครื่องยนต์มากขึ้น และไม่จำเป็นต้องมีการปรับความตึงที่เคลื่อนย้ายได้ สายพานทั้งหมดสามารถปรับความตึงได้ด้วยรอกตัวเดียว

ระบบการตั้งชื่อที่ใช้สำหรับขนาดสายพานจะแตกต่างกันไปตามภูมิภาคและอุตสาหกรรม สายพานรถยนต์ที่มีหมายเลข "740K6" หรือ "6K740" หมายถึงสายพานที่มีความยาว 74 นิ้ว (190 ซม.) กว้าง 6 ซี่ และมีระยะห่างระหว่างซี่9/64นิ้ว ( 3.6มม.) (ความหนามาตรฐานสำหรับสายพานรถยนต์ซีรี่ส์ K จะอยู่ที่ 4.5 มม.) ส่วนหน่วยเมตริกที่เทียบเท่ากันมักจะระบุด้วย "6PK1880" โดยที่ 6 หมายถึงจำนวนซี่ PK หมายถึงมาตรฐานความหนาและระยะห่างของซี่ในระบบเมตริก และ 1880 คือความยาวของสายพานในหน่วยมิลลิเมตร[ 19 ]

เข็มขัดแบบมีร่อง

สายพานร่องเป็นสายพานส่งกำลังที่มีร่องตามแนวยาว ทำงานโดยอาศัยการสัมผัสระหว่างร่องของสายพานกับร่องในรอก โครงสร้างแบบชิ้นเดียวของสายพานชนิดนี้มีข้อดีคือ กระจายแรงดึงได้สม่ำเสมอทั่วความกว้างของรอกในบริเวณที่สายพานสัมผัส รองรับกำลังได้ถึง 600 กิโลวัตต์ มีอัตราทดความเร็วสูง สามารถขับเคลื่อนแบบคดเคี้ยว (สามารถขับเคลื่อนจากด้านหลังของสายพานได้) มีอายุการใช้งานยาวนาน มีความเสถียรและสม่ำเสมอของแรงดึง และลดการสั่นสะเทือน สายพานร่องสามารถนำไปใช้งานในหลากหลายประเภท เช่น คอมเพรสเซอร์ จักรยานออกกำลังกาย เครื่องจักรทางการเกษตร เครื่องผสมอาหาร เครื่องซักผ้า เครื่องตัดหญ้า เป็นต้น

สายพานฟิล์ม

แม้ว่าจะมักถูกจัดอยู่ในกลุ่มเดียวกับสายพานแบน แต่จริงๆ แล้วมันเป็นสายพานคนละชนิดกัน สายพานชนิดนี้ประกอบด้วยแถบพลาสติกบางมาก (0.5–15 มิลลิเมตร หรือ 100–4000 ไมโครเมตร) และบางครั้งก็มีส่วนประกอบของยาง โดยทั่วไปแล้วจะใช้สำหรับงานที่ใช้พลังงานต่ำ (น้อยกว่า 10 วัตต์) และความเร็วสูง ทำให้มีประสิทธิภาพสูง (สูงถึง 98%) และมีอายุการใช้งานยาวนาน พบเห็นได้ในเครื่องใช้สำนักงาน เครื่องพิมพ์ เครื่องบันทึกเทป และการใช้งานเบาๆ อื่นๆ

สายพานไทม์มิ่ง

สายพานไทม์มิ่ง
เฟืองขับสายพานบนจักรยานขับเคลื่อนด้วยสายพาน

สายพานไทม์มิ่ง (หรือที่รู้จักกันในชื่อสายพานฟันเฟืองสายพานร่อง สายพานฟันหรือสายพานซิงโครนัส) เป็นสายพานส่งกำลัง แบบคงที่และสามารถติดตามการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ได้ สายพานเหล่านี้มีฟันที่พอดีกับรอกที่มีฟันที่เข้าคู่กัน เมื่อปรับความตึงอย่างถูกต้อง จะไม่มีการลื่นไถล ทำงานด้วยความเร็วคงที่ และมักใช้ในการส่งกำลังโดยตรงเพื่อการกำหนดตำแหน่งหรือการตั้งเวลา (จึงเป็นที่มาของชื่อ) มักใช้แทนโซ่หรือเฟือง เนื่องจากมีเสียงรบกวนน้อยกว่าและไม่จำเป็นต้อง ใช้น้ำมันหล่อลื่น เพลาลูกเบี้ยวของรถยนต์ ระบบตั้งเวลาขนาดเล็ก และมอเตอร์สเต็ปเปอร์มักใช้สายพานเหล่านี้ สายพานไทม์มิ่งต้องการความตึงน้อยที่สุดในบรรดาสายพานทั้งหมดและมีประสิทธิภาพมากที่สุด สามารถรับกำลังได้ถึง 200 แรงม้า (150 กิโลวัตต์) ที่ความเร็ว 16,000 ฟุต/นาที (4,900 เมตร/นาที)

สายพานไทม์มิ่งที่มีการออกแบบฟันแบบเกลียวเยื้องศูนย์มีจำหน่ายแล้ว การออกแบบฟันแบบเกลียวเยื้องศูนย์จะสร้างลวดลายรูปตัววี และทำให้ฟันแต่ละซี่ขบกันอย่างค่อยเป็นค่อยไป การออกแบบลวดลายรูปตัววีนี้จะจัดเรียงตัวเองได้ และไม่ส่งเสียงดังเหมือนสายพานไทม์มิ่งบางชนิดที่ความเร็วบางช่วง และมีประสิทธิภาพในการส่งกำลังสูงกว่า (สูงสุดถึง 98%)

ข้อดีของสายพานไทม์มิ่ง ได้แก่ การทำงานที่สะอาดประหยัดพลังงานบำรุงรักษาง่าย เสียงรบกวนต่ำ ป้องกันการลื่นไถล และสามารถรับน้ำหนักและความเร็วได้หลากหลาย

ข้อเสียได้แก่ ต้นทุนการซื้อที่ค่อนข้างสูง ความจำเป็นต้องใช้รอกฟันเฟืองที่ผลิตขึ้นเป็นพิเศษ การป้องกันการโอเวอร์โหลด การติดขัด และการสั่นสะเทือนที่น้อยกว่าเนื่องจากมีสายดึงต่อเนื่อง การขาดกลไกคลัตช์ (ซึ่งมีเฉพาะในสายพานแบบใช้แรงเสียดทาน) และความยาวคงที่ซึ่งไม่สามารถปรับความยาวได้ (ต่างจากสายพานรูปตัววีแบบข้อต่อหรือโซ่)

เข็มขัดเฉพาะทาง

โดยปกติแล้ว สายพานจะส่งกำลังทางด้านที่รับแรงดึงของวงจร อย่างไรก็ตาม มีการออกแบบระบบส่งกำลังแบบปรับความเร็วได้ต่อเนื่องที่ใช้สายพานซึ่งประกอบด้วยบล็อกโลหะแข็งหลายชิ้นเชื่อมต่อกันเหมือนโซ่ โดยส่งกำลังทางด้านที่รับแรงอัดของวงจร

ถนนลูกรัง

สายพานที่ใช้สำหรับถนนกลิ้งสำหรับอุโมงค์ลมสามารถทำความเร็วได้ถึง 250 กม./ชม. (160 ไมล์/ชม.) [ 20 ]

มาตรฐานการใช้งาน

ระบบขับเคลื่อนด้วยสายพานแบบเปิดมีเพลาขนานกันหมุนไปในทิศทางเดียวกัน ในขณะที่ระบบขับเคลื่อนด้วยสายพานแบบไขว้ก็มีเพลาขนานกันเช่นกัน แต่หมุนไปในทิศทางตรงกันข้าม แบบแรกพบได้บ่อยกว่ามาก และแบบหลังไม่เหมาะสมสำหรับสายพานไทม์มิ่งและสายพานตัววีมาตรฐาน เว้นแต่จะมีส่วนบิดระหว่างรอกแต่ละตัวเพื่อให้รอกสัมผัสกับพื้นผิวสายพานเดียวกันเท่านั้น เพลาที่ไม่ขนานกันสามารถเชื่อมต่อได้หากเส้นศูนย์กลางของสายพานอยู่ในแนวเดียวกับระนาบศูนย์กลางของรอก สายพานอุตสาหกรรมมักทำจากยางเสริมแรง แต่บางครั้งก็ทำจากหนัง สายพานที่ไม่ทำจากหนังและไม่เสริมแรงสามารถใช้ได้เฉพาะในงานเบาเท่านั้น

เส้นพิทช์ไลน์คือเส้นที่อยู่ระหว่างพื้นผิวด้านในและด้านนอก ซึ่งไม่ได้รับแรงดึง (เหมือนพื้นผิวด้านนอก) หรือแรงอัด (เหมือนพื้นผิวด้านใน) โดยจะอยู่กึ่งกลางระหว่างพื้นผิวทั้งสองในสายพานฟิล์มและสายพานแบน และขึ้นอยู่กับรูปทรงและขนาดของหน้าตัดในสายพานไทม์มิ่งและสายพานตัววีเส้นผ่านศูนย์กลางพิทช์มาตรฐานสามารถประมาณได้โดยการหาค่าเฉลี่ยของเส้นผ่านศูนย์กลางปลายฟันเฟืองและเส้นผ่านศูนย์กลางฐานฟันเฟือง ความเร็วเชิงมุมแปรผกผันกับขนาด ดังนั้นยิ่งล้อเฟืองมีขนาดใหญ่ ความเร็วเชิงมุมก็จะยิ่งน้อยลง และในทางกลับกัน ความเร็วของรอกจริงมักจะน้อยกว่าที่คำนวณไว้โดยทั่วไป 0.5–1% เนื่องจากสายพานลื่นและยืดตัว ในสายพานไทม์มิ่ง อัตราส่วนผกผันของฟันเฟืองมีส่วนช่วยในการวัดที่แม่นยำ ความเร็วของสายพานคือ:

ความเร็ว = เส้นรอบวงที่คำนวณจากเส้นผ่านศูนย์กลางของเกลียว × ความเร็วเชิงมุมในหน่วยรอบต่อนาที

มาตรฐานการใช้งานระดับสากล

มาตรฐานต่างๆ ได้แก่:

  • ISO 9563: มาตรฐานนี้ระบุข้อกำหนดและวิธีการทดสอบสำหรับสายพานตัววีแบบไร้รอยต่อและสายพานตัววีแบบมีร่องสำหรับส่งกำลัง
  • ISO 4184: มาตรฐานนี้กำหนดขนาดของสายพานตัววีแบบคลาสสิกและแบบแคบสำหรับการใช้งานทั่วไป
  • ISO 9981: มาตรฐานนี้เกี่ยวข้องกับขนาดของระบบขับเคลื่อนด้วยสายพานซิงโครนัสแบบยาง
  • ISO 9982: มาตรฐานนี้ครอบคลุมขนาดของระบบขับเคลื่อนด้วยสายพานซิงโครนัสโพลียูรีเทน
  • DIN 22101: มาตรฐานนี้ครอบคลุมหลักการออกแบบสำหรับสายพานลำเลียงที่ใช้ในการขนถ่ายวัสดุจำนวนมาก รวมถึงข้อกำหนดด้านความปลอดภัยและวิธีการทดสอบ
  • ASME B29.1: มาตรฐานนี้ระบุขนาด ความคลาดเคลื่อน และข้อกำหนดด้านคุณภาพสำหรับระบบขับเคลื่อนด้วยโซ่ลูกกลิ้ง ซึ่งรวมถึงสายพานและเฟือง
  • ANSI / RMA IP-20 เป็นมาตรฐานที่พัฒนาโดยสถาบันมาตรฐานแห่งชาติอเมริกัน (ANSI) และสมาคมผู้ผลิตยาง (RMA) ซึ่งมุ่งเน้นไปที่สายพานยางยืดที่ใช้ในงานอุตสาหกรรม มาตรฐานนี้ครอบคลุมประเด็นสำคัญ เช่น ขนาดและความคลาดเคลื่อน เพื่อให้มั่นใจว่าสายพานทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือและมีประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมต่างๆ
  • SAE J1459 เป็นมาตรฐานที่พัฒนาโดยสมาคมวิศวกรยานยนต์ (SAE) ซึ่งมุ่งเน้นไปที่สายพานตัววีและสายพานร่องตัววีสำหรับยานยนต์ สายพานเหล่านี้ใช้ในงานยานยนต์ต่างๆ เช่น การส่งกำลังระหว่างเครื่องยนต์และอุปกรณ์ต่างๆ รวมถึงเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ปั๊มพวงมาลัยเพาเวอร์ คอมเพรสเซอร์แอร์ และปั๊มน้ำ มาตรฐานนี้ระบุขั้นตอนการทดสอบ ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพ และขนาด เพื่อให้มั่นใจว่าสายพานมีความน่าเชื่อถือ ทนทาน และเหมาะสมสำหรับการใช้งานในยานยนต์
  • ASTM D378 เป็นมาตรฐานที่พัฒนาโดยAmerican Society for Testing and Materials (ASTM) ซึ่งมุ่งเน้นการทดสอบสายพานลำเลียงที่ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ สำหรับการใช้งานเฉพาะ สายพานลำเลียงมีความสำคัญต่อการจัดการและขนส่งวัสดุในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การทำเหมือง การก่อสร้าง การเกษตร และการผลิต ASTM D378 ครอบคลุมวิธีการทดสอบเพื่อประเมินสายพานลำเลียงสำหรับคุณลักษณะด้านประสิทธิภาพ เช่น ความต้านทานไฟและความต้านทานน้ำมัน เพื่อให้มั่นใจว่าตรงตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยและการใช้งาน[ 21 ]

เกณฑ์การคัดเลือก

ระบบขับเคลื่อนด้วยสายพานถูกสร้างขึ้นภายใต้เงื่อนไขที่จำเป็นดังต่อไปนี้: ความเร็วและกำลังที่ส่งผ่านระหว่างหน่วยขับเคลื่อนและหน่วยที่ถูกขับเคลื่อน; ระยะห่างที่เหมาะสมระหว่างเพลา; และสภาวะการทำงานที่เหมาะสม สมการสำหรับกำลังคือ

กำลัง [kW] = ( แรงบิด [ N·m ]) × ( ความเร็วรอบ [รอบ/ นาที ]) × (2π เรเดียน) / (60 วินาที × 1000 วัตต์)

ปัจจัยในการปรับกำลังประกอบด้วย อัตราส่วนความเร็ว; ระยะทางของเพลา (ยาวหรือสั้น); ประเภทของชุดขับเคลื่อน (มอเตอร์ไฟฟ้า, เครื่องยนต์สันดาปภายใน); สภาพแวดล้อมการใช้งาน (มีน้ำมัน, เปียก, มีฝุ่น); โหลดของชุดขับเคลื่อน (กระตุก, กระแทก, กลับทิศทาง); และการจัดเรียงรอกและสายพาน (แบบเปิด, แบบไขว้, แบบกลับด้าน) ข้อมูลเหล่านี้สามารถพบได้ในคู่มือทางวิศวกรรมและเอกสารของผู้ผลิต เมื่อปรับแก้ไขแล้ว กำลังที่ได้จะถูกนำไปเปรียบเทียบกับกำลังที่กำหนดของหน้าตัดสายพานมาตรฐานที่ความเร็วสายพานต่างๆ เพื่อหาการจัดเรียงที่ให้ประสิทธิภาพดีที่สุด จากนั้นจึงเลือกขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของรอก โดยทั่วไปแล้วจะเลือกขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางหรือหน้าตัดขนาดใหญ่ เนื่องจากอย่างที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ สายพานขนาดใหญ่จะส่งกำลังได้เท่ากันที่ความเร็วสายพานต่ำ ในขณะที่สายพานขนาดเล็กส่งกำลังได้ที่ความเร็วสูง เพื่อให้ส่วนขับเคลื่อนมีขนาดเล็กที่สุด จึงควรใช้รอกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยที่สุด ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของรอกขั้นต่ำนั้นถูกจำกัดโดยการยืดตัวของเส้นใยด้านนอกของสายพานเมื่อสายพานพันรอบรอก รอกขนาดเล็กจะเพิ่มการยืดตัวนี้ ทำให้ลดอายุการใช้งานของสายพานลงอย่างมาก โดยทั่วไปแล้ว ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของรอกที่เล็กที่สุดมักจะระบุไว้พร้อมกับขนาดหน้าตัดและความเร็วแต่ละแบบ หรือระบุแยกต่างหากตามขนาดหน้าตัดของสายพาน หลังจากเลือกขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางและขนาดหน้าตัดของสายพานที่ประหยัดที่สุดแล้ว จึงคำนวณความยาวของสายพาน หากใช้สายพานแบบไร้รอยต่อ อาจต้องปรับระยะห่างระหว่างเพลาที่ต้องการเพื่อให้เข้ากับสายพานที่มีความยาวมาตรฐาน บ่อยครั้งที่การใช้สายพานรูปตัววีสองเส้นหรือมากกว่านั้นวางเรียงกันจะประหยัดกว่าการใช้สายพานขนาดใหญ่เพียงเส้นเดียว

ในกรณีที่อัตราส่วนความเร็วสูงหรือระยะห่างระหว่างแกนกลางแคบ มุมสัมผัสระหว่างสายพานและรอกอาจน้อยกว่า 180° หากเป็นเช่นนั้น กำลังขับจะต้องเพิ่มขึ้นตามตารางของผู้ผลิต และทำกระบวนการเลือกซ้ำอีกครั้ง เนื่องจากกำลังขับนั้นอิงตามมาตรฐานมุมสัมผัส 180° มุมสัมผัสที่เล็กกว่าหมายถึงพื้นที่ที่สายพานจะได้รับแรงเสียดทานน้อยลง ดังนั้นสายพานจึงรับกำลังได้น้อยลง

แรงเสียดทานของสายพาน

ระบบขับเคลื่อนด้วยสายพานอาศัยแรงเสียดทานในการทำงาน แต่แรงเสียดทานที่มากเกินไปจะสิ้นเปลืองพลังงานและทำให้สายพานสึกหรออย่างรวดเร็ว ปัจจัยที่ส่งผลต่อแรงเสียดทานของสายพาน ได้แก่ แรงตึงของสายพาน มุมสัมผัส และวัสดุที่ใช้ในการผลิตสายพานและรอก

ความตึงของสายพาน

การส่งกำลังขึ้นอยู่กับความตึงของสายพาน อย่างไรก็ตาม ความตึงที่เพิ่มขึ้นยังทำให้ความเครียด (ภาระ) บนสายพานและแบริ่งเพิ่มขึ้นด้วย สายพานที่เหมาะสมที่สุดคือสายพานที่มีความตึงต่ำที่สุดที่ไม่ลื่นไถลเมื่อรับภาระสูง ความตึงของสายพานควรปรับให้เหมาะสมกับชนิด ขนาด ความเร็ว และเส้นผ่านศูนย์กลางของรอก ความตึงของสายพานถูกกำหนดโดยการวัดแรงที่ทำให้สายพานเบี่ยงเบนไปในระยะทางที่กำหนดต่อหนึ่งนิ้ว (หรือมิลลิเมตร) ของรอก สายพานไทม์มิ่งต้องการความตึงที่เพียงพอเพื่อให้สายพานสัมผัสกับรอกเท่านั้น

การสวมเข็มขัด

ความล้าเป็นสาเหตุหลักของปัญหาของสายพานมากกว่าการเสียดสี การสึกหรอเกิดจากความเครียดจากการหมุนรอบรอก ความตึงของสายพานสูง การลื่นไถลมากเกินไป สภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวย และการรับน้ำหนักเกินของสายพานที่เกิดจากแรงกระแทก การสั่นสะเทือน หรือการกระแทกของสายพาน ล้วนเป็นปัจจัยที่ทำให้สายพานล้า

การสั่นสะเทือนของสายพาน

การวิเคราะห์สัญญาณ การสั่นสะเทือนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการศึกษาความผิดปกติของระบบขับเคลื่อนด้วยสายพาน ความผิดปกติหรือข้อบกพร่องที่พบบ่อย ได้แก่ ผลกระทบจากแรงตึง ของสายพาน ความเร็วความเยื้องศูนย์ของ รอก และสภาวะการจัดแนวที่ไม่ถูกต้อง ผลกระทบของความเยื้องศูนย์ของรอกต่อสัญญาณการสั่นสะเทือนของระบบขับเคลื่อนด้วยสายพานนั้นค่อนข้างสำคัญ แม้ว่าขนาดของการสั่นสะเทือนจะไม่จำเป็นต้องเพิ่มขึ้น แต่จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงแอมพลิจูดอย่างมาก เมื่อส่วนบนของสายพานอยู่ในสภาวะเรโซแนนซ์ การสั่นสะเทือนของเครื่องจักรจะเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม การเพิ่มขึ้นของการสั่นสะเทือนของเครื่องจักรจะไม่มากนักเมื่อเฉพาะส่วนล่างของสายพานอยู่ในสภาวะเรโซแนนซ์ สเปกตรัมการสั่นสะเทือนมีแนวโน้มที่จะเคลื่อนไปสู่ความถี่ที่สูงขึ้นเมื่อแรงตึงของสายพานเพิ่มขึ้น

การพันผ้าพันแผล

ปัญหาการลื่นไถลของสายพานสามารถแก้ไขได้หลายวิธี การเปลี่ยนสายพานเป็นวิธีแก้ปัญหาที่ชัดเจน และในที่สุดก็เป็นวิธีที่จำเป็นต้องทำ (เพราะไม่มีสายพานใดใช้งานได้ตลอดไป) อย่างไรก็ตาม บ่อยครั้งก่อนที่จะทำการเปลี่ยนสายพาน การปรับความตึง (โดยการปรับศูนย์กลางของรอก) หรือการเคลือบ (ด้วยสารเคลือบต่างๆ) อาจช่วยยืดอายุการใช้งานของสายพานและชะลอการเปลี่ยนได้ สารเคลือบสายพานโดยทั่วไปเป็นของเหลวที่เท ทา หยด หรือฉีดพ่นลงบนพื้นผิวสายพานและปล่อยให้กระจายไปทั่ว มีจุดประสงค์เพื่อปรับสภาพพื้นผิวขับเคลื่อนของสายพานและเพิ่มแรงเสียดทานระหว่างสายพานกับรอก สารเคลือบสายพานบางชนิดมีสีเข้มและเหนียวคล้ายยางมะตอยหรือน้ำเชื่อมบางชนิดมีลักษณะบางและใสคล้ายน้ำมันดิน บางชนิด จำหน่ายให้แก่ประชาชนทั่วไปในกระป๋องสเปรย์ที่ร้านขายอะไหล่รถยนต์ บางชนิดจำหน่ายในถังขนาดใหญ่เฉพาะสำหรับผู้ใช้ในอุตสาหกรรมเท่านั้น

ข้อกำหนด

ในการระบุรายละเอียดของสายพานอย่างครบถ้วน จำเป็นต้องทราบวัสดุ ความยาว ขนาดและรูปทรงของหน้าตัด สำหรับสายพานไทม์มิ่งนั้น ยังต้องระบุขนาดของฟันด้วย ความยาวของสายพานคือผลรวมของความยาวตรงกลางของระบบทั้งสองด้าน ครึ่งหนึ่งของเส้นรอบวงของรอกทั้งสอง และกำลังสองของผลรวม (ถ้าไขว้กัน) หรือผลต่าง (ถ้าเปิด) ของรัศมี ดังนั้น เมื่อหารด้วยระยะห่างตรงกลาง จะสามารถมองเห็นได้ว่าคือระยะห่างตรงกลางคูณด้วยความสูง ซึ่งจะได้ค่ากำลังสองของผลต่างรัศมีเท่ากันทั้งสองด้าน เมื่อเพิ่มความยาวด้านใดด้านหนึ่ง ความยาวของสายพานจะเพิ่มขึ้นในลักษณะเดียวกับทฤษฎีบทพีทาโกรัส แนวคิดสำคัญที่ควรจำคือ ยิ่งเข้าใกล้ศูนย์มาก เท่าไหร่ ระยะห่างก็จะยิ่งน้อยลง (และดังนั้นความยาวที่เพิ่มขึ้นก็จะยิ่งน้อยลง)

ในทางกลับกัน ในระบบขับเคลื่อนด้วยสายพานไขว้ การคำนวณความยาวจะใช้ ผลรวมของรัศมีแทนผลต่างของรัศมี ดังนั้น ยิ่งตัวขับเคลื่อนขนาดเล็กกว้างขึ้นเท่าใด ความยาวของสายพานก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

โปรไฟล์สายพานตัววี

มุมสายพานตัววี โปรไฟล์ XPZ และ SPZ

โปรไฟล์สายพานตัววีแบบเมตริก (หมายเหตุ: มุมของรอกจะลดลงสำหรับรอกที่มีรัศมีเล็ก):

โปรไฟล์คลาสสิกความกว้างความสูงมุม*หมายเหตุ
10 มม.6 มม.40°
เอ13 มม.9 มม.40°สายพานแบบอิมพีเรียล กว้าง 12.7 มม. = 0.5 นิ้ว มุมรอก 38°
บี17 มม.11 มม.40°สายพานขนาด 16.5 มม. = 21/32 นิ้ว กว้าง 38° (หน่วยวัดแบบอิมพีเรียล)
ซี22 มม.14 มม.40°สายพานขนาด 22.2 มม. = 7/8 นิ้ว กว้าง 38° (หน่วยวัดแบบอิมพีเรียล)
ดี32 มม.19 มม.40°สายพานขนาด 31.75 มม. = 1.25 นิ้ว กว้าง 38° (หน่วยวัดแบบอิมพีเรียล)
อี38 มม.25 มม.40°สายพานแบบอิมพีเรียล กว้าง 38.1 มม. = 1.5 นิ้ว มุม 38°
โปรไฟล์แคบความกว้างความสูงมุม*หมายเหตุ
SPZ10 มม.8 มม.34°
สปา13 มม.10 มม.
เอสพีบี17 มม.12 มม.
เอสพีซี22 มม.18 มม.
ประสิทธิภาพสูง รูปทรงแคบความกว้างความสูงมุม*หมายเหตุ
เอ็กซ์พีซี10 มม.8 มม.
เอ็กซ์พีเอ13 มม.10 มม.
เอ็กซ์พีบี17 มม.13 มม.
เอ็กซ์พีซี22 มม.18 มม.

* โดยทั่วไปแล้ว การออกแบบรอกจะมีมุมของส่วนแรกของช่องเปิดที่สูงกว่า ซึ่งอยู่เหนือ "เส้นระดับความตึง" ที่เรียกว่า "pitch line"

ตัวอย่างเช่น เส้นกำหนดระยะเกลียวสำหรับ SPZ อาจอยู่ห่างจากด้านล่างของรูปตัว "V" 8.5 มม. กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ 0–8.5 มม. คือมุม 35° และ 45° จาก 8.5 มม. ขึ้นไป

ดูเพิ่มเติม

  • เครื่องคำนวณการสั่นสะเทือนความถี่การผ่านของสายพาน | RITEC | คลังเครื่องมือและเครื่องมือ
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Belt_(mechanical)&oldid=1241115019 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ สายพาน (เชิงกล)

สายพานคือห่วงวัสดุที่ยืดหยุ่นได้ ใช้สำหรับเชื่อมต่อเพลา หมุนสองอันขึ้นไป เข้าด้วยกันทางกลไก โดยส่วนใหญ่จะเป็นเพลาขนานกัน สายพานอาจใช้เป็นแหล่งสร้างการเคลื่อนที่...

ประวัติศาสตร์

ระบบขับเคลื่อนด้วยสายพานเชิงกลโดยใช้ เครื่อง รอกนั้น ถูกกล่าวถึงครั้งแรกในตำรา พจนานุกรมสำนวนท้องถิ่น โดย หยางซง (53–18 ปีก่อนคริสตกาล) นักปรัชญา กวี และนักการเมืองสมัยราชวงศ์ฮั่น ในปี 15 ก่อนคริสตกาล โดยใช้กับเครื่อง ม้วนเส้นใยไหม ที่ม้วนเส้นใย ไหม ลงบน แกน...

การส่งกำลัง

สายพานเป็นอุปกรณ์ส่งกำลังที่ราคาถูกที่สุดสำหรับการส่งกำลังระหว่างเพลาที่ไม่จำเป็นต้องอยู่ในแนวแกนเดียวกัน การส่งกำลังทำได้โดยใช้สายพานและรอกที่ออกแบบมาโดยเฉพาะ ความต้องการในการส่งกำลังที่ระบบส่งกำลังแบบสายพานสามารถตอบสนองได้นั้นมีมากมาย...

รูปแบบการสูญเสียการส่งกำลัง

ประเภทสายพาน ไฟฟ้าดับ ไซโคลเทน-เอ 83เอ 10% (8–14%) ไซโคลเทน-บี 85A แรงดันสูง 20% (17–22%) ไซโคลเทน-เอ 88เอ เฮเอชที 24% (18–25%) ไซโคลเทน-เอ 88A/90A สีเขียวด้าน/น้ำเงิน 11% (8–16%) ไซโคลเทน-เอ 90เอ ซูเปอร์เรด 15% (9–15%) ไซโคลเทน-เอ 92เอ 7.