การส่งกำลังโดยใช้สายพาน

การส่งกำลังโดยใช้สายพาน

สายพาน (Belts)

การส่งกำลังด้วยสายพานเป็นการส่งกำลังชนิดแบบอ่อนตัวได้ซึ่งมีข้อดีข้อเสียหลายอย่าง เมื่อเปรียบเทียบระหว่างการส่งกำลังแบบเฟืองและการส่งกำลังแบบโซ่ ข้อดีคือ มีราคาถูกและใช้งานง่าย รับแรงกระตุกและการสั่นสะเทือนได้ดี ขณะใช้งานไม่มีเสียงดัง เหมาะสำหรับการส่งกำลังระหว่างเพลาที่อยู่ห่างกันมาก ๆ และค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาค่อนข้างต่ำ อย่างไรก็ตามข้อเสียของการขับด้วยสายพานก็มี คือ อัตราการทดที่ไม่แน่นอนนักเนื่องจากการสลิป (Slip) และการครีฟ (Creep) ของ สายพานและต้องมีการปรับระยะห่างระหว่างเพลาหรือปรับแรงดึงในสายพานระหว่างการใช้งาน นอกจากนั้นยังไม่อาจใช้งานที่มีอัตราทดสูงมากได้

หน้าที่สายพาน

สายพานในปัจจุบันใช้สำหรับส่งกำลัง การเคลื่อนที่และส่งถ่ายสิ่งของในรูปแบบต่าง ๆ สายพานถูกออกแบบให้เหมาะสมกับสภาพของการทำงาน ที่นิยมใช้กันมาก ได้แก่ สายพานวี สามารถส่งกำลังได้ดีกว่าสายพานแบบอื่น ๆ และมีราคาถูก ส่วนสายพานชนิดอื่นก็ขึ้นอยู่กับการใช้งาน

ชนิดของสายพาน

ชนิดของสายพานเราสามารถแบ่งออกได้ 4 ชนิด ด้วยกันคือ

1. สายพานแบน (Flat Belts)

แสดงลักษณะของสายพานแบน (Flat Belts)

สายพานแบน เป็นอุปกรณ์อีกชนิดที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลาย ใช้ในการส่งถ่ายกำลังจากพูลเลย์ของเพลาขับไปยังพูลเลย์ของเพลาตาม (เป็นอุปกรณ์หรือเครื่องจักรที่เราต้องการให้เกิดการทำงาน เช่น ปั๊มน้ำ  หรือ พัดลม เป็นต้น) โดยกำลังที่ส่งถ่ายจะขึ้นอยู่กับตัวแปรต่าง ๆ ดังต่อไปนี้

- ความเร็วของสายพาน

- ความตึงของสายพานที่พาดผ่านชุดพูลเลย์

- มุมที่สายพานสัมผัสกับพูลเลย์ (Arc of Contact) โดยเฉพาะพูลเลย์ตัวที่เล็กกว่า

- สภาพแวดล้อมที่สายพานนั้นถูกใช้งาน เช่น มีความชื้นอยู่ตลอดเวลา หรือมีไอแอมโมเนีย ซึ่งจะส่งผลให้อายุของสายพานสั้นลง

  1.1 สายพานแบนสามารถจะแบ่งชนิดออกได้เป็น 3 ชนิดคือ

1. Light Drives เป็นสายพานที่ใช้กับงานเบาๆโดยที่ความเร็วของสายพานขณะใช้งานไม่เกิน 10m/s

2. Medium Drives เป็นสายพานที่ใช้กับงานหนักปานกลาง โดยที่ความเร็วของสายพานขณะใช้งานอยู่ระหว่าง 10-22m/s

3. Heavy Drives เป็นสายพานที่ใช้กับงานหนัก โดยที่ความเร็วของสายพานขณะใช้งาน สูงกว่า 22 m/s

  1.2 ความหนาและความกว้างมาตรฐานของสายพานแบน

ความหนามาตรฐานของสายพานแบนก็คือ  5, 6.5, 8, 10 และ 12 mm โดยจะมีความกว้างมาตรฐานที่แต่ละความหนาเป็นไปดังต่อไปนี้

- ที่ความหนา 5 mm จะมีความกว้างระหว่าง 35–63 mm

- ที่ความหนา 6.5 mm จะมีความกว้างระหว่าง 50–140 mm

- ที่ความหนา 8 mm จะมีความกว้างระหว่าง 90–224 mm

- ที่ความหนา 10 mm จะมีความกว้างระหว่าง125–400 mm

- ที่ความหนา 12 mm จะมีความกว้างระหว่าง 250–600 mm

   1.3 รูปแบบของการใช้งานสายพานแบน

การส่งกำลังจากพูลเลย์ตัวขับไปยังพูลเลย์ตัวตามด้วยสายพานแบนมีรูปแบบดังต่อไปนี้

1) Open Belt Drive: เป็นการใช้งานแบบลักษณะที่พูลเลย์ขับไปยังพูลเลย์ตัวตามหมุนไปในทิศทางเดียวกัน

แสดงลักษณะการส่งกำลังแบบ Open Belt Drive

2) Crossed or Twist Belt Drive: เป็นการใช้งานสายพานแบนในลักษณะที่พูลเลย์ตัวขับ และตัวตามหมุนไปในทิศทางตรงข้ามกัน

แสดงลักษณะการส่งกำลังแบบ Crossed or Twist Belt Drive

3) Quarter Turn Belt Drive: หรือในบางครั้งอาจจะเรียกว่า Right Angle Belt Drive เป็นการติดตั้งสายพานแบนในลักษณะที่ต้องการให้พูลเลย์ทั้งสองหมุนในทิศทางที่ทำมุมกัน 90 องศา และเพื่อเป็นการป้องกันไม่ให้สายพานลื่นไถลออกจากพูลเลย์ ควรกำหนดให้ความกว้างของพูลเลย์กว้างมากกว่าหรือเท่ากับ 1.4 เท่าของความกว้างของสายพานแบน

แสดงลักษณะการส่งกำลังแบบ Quarter Turn Belt Drive และแบบ Belt Drive With Idler Pulley

    3.1) Belt Drive With Idler Pulley: ปกติแล้วการติดตั้งสายพานแบนจะกำหนดให้ด้านที่ตึงของสายพานแบนอยู่ด้านล่าง และให้ด้านหย่อนอยู่ด้านบน เพื่อทำให้มุมโอบของสายพานแบนรอบ พูลเลย์ตัวเล็กมีค่ามากกว่า 120 องศา แต่หากการติดตั้งของสายพานแบนในลักษณะที่ให้สายพานด้านหย่อนอยู่ด้านล่างแล้ว จะทำให้มุมโอบของสายพานรอบพูลเลย์ตัวเล็กจะมีไม่มากพอ หรือน้อยกว่า 120 องศา ทำให้การส่งกำลังทำได้ไม่ดีพอ จึงมีการติดตั้งชุด Idler Pulley เพื่อปรับความตึงของสายพานแบนให้เหมาะสม

แสดงลักษณะการส่งกำลังแบบ Belt Drive With Idler Pulley

4) Compound Belt Drive: เป็นลักษณะการใช้งานสายพานแบนที่ต่อกับต้นกำลังขับเพียงชุดเดียว และไปขับพูลเลย์ตัวตามหลาย ๆ ชุด

แสดงลักษณะการส่งกำลังแบบ Compound Belt Drive

5) Stepped or Cone Pulley Drive: เป็นลักษณะการติดตั้งสายพานแบนที่ต้องการใช้งานเพื่อเพิ่มหรือลดความเร็วรอบ ของพูลเลย์ตัวตามในขณะที่พูลเลย์ตัวขับยังคงทำงานอยู่

แสดงลักษณะการส่งกำลังแบบ Stepped or Cone Pulley Drive

2. สายพานวี (V – Belts)

แสดงลักษณะของสายพานวี (V-Belts)

2.1 หน้าที่การใช้งานสายพานวี

สายพานส่วนใหญ่ใช้กับเครื่องจักรกลตามโรงงานต่าง ๆ สามารถส่งกำลังได้ในตำแหน่งต่าง ๆ ได้ แต่ไม่สามารถส่งกำลังแบบไขว้เหมือนกับสายพานแบน ลักษณะการใช้งานของสายพานวี เช่น สายพานของเครื่องกลึง สายพานของรถไถนาเดินตาม เป็นต้น

2.2 สายพานวี (V – Belts) สามารถแบ่งชนิดออกได้อีกดังต่อไปนี้

        1) สายพานวีปกติเป็นสายพานที่ใช้งานกันโดยทั่วไปกับเครื่องจักรกลธรรมดา ที่ใช้ความเร็วรอบไม่มากนัก ทำด้วยแผ่นยางสลับกับผ้าใบเป็นชั้น ๆ

แสดงลักษณะของายพานวีปกติ

       2) สายพานร่องวีร่วม เป็นสายพานที่สร้างลิ่มหลายลิ่มมารวมกันในเส้นเดียว ปัจจุบันนิยมใช้มาก สายพานแบบนี้จะมีแผ่นปิดยางสังเคราะห์ จึงเหมาะสมกับงานที่มีการถ่ายเทโมเมนต์หมุนที่ไม่สม่ำเสมอ และระยะห่างแกนเพลามีค่ามาก ๆ

แสดงลักษณะของสายพานร่องวีร่วม

       3) สายพานวีแหลม เป็นสายพานวีเช่นกัน สามารถกระจายแรงตามแนวรัศมีไปยังแผ่นปิดด้านบนสายพานอย่างสม่ำเสมอตลอดหน้ากว้าง จึงเหมาะใช้กับแกนเพลาที่มีระยะห่างมาก ๆ และรับแรงสูง

แสดงลักษณะของสายพานวีแหลม

       4) สายพานวีหน้ากว้าง เป็นสายพานรูปร่างพิเศษที่ใช้สำหรับการส่งกำลังที่มีการปรับความเร็วรอบตามความต้องการ

แสดงลักษณะของสายพานวีหน้ากว้าง

       5) สายพานวีหลายรูปพรรณเป็นสายพานที่ผิวชั้นบนเป็นพลาสติกหุ้มอยู่โดยรอบ ทำหน้าที่เป็นผิวรับแรงดึง ส่วนเนื้อสายพานร่องวีเป็นสายพานที่เรียงต่อกันไปที่สวมสัมผัสผิวร่องล้อพลูเลย์ได้แนบสนิทพอดี ซึ่งทำให้แรงตามแนวรัศมีถูกถ่ายเทไปยังด้านบนสายพานเหมาะกับงานที่มีอัตราทดสูงมาก ๆ

แสดงลักษณะของสายพานวีหลายรูปพรรณ

3. สายพานกลม (Ropes Belts)

แสดงลักษณะของสายพานกลม (Ropes Belts)

สายพานกลมที่มีหน้าตัดเป็นรูปวงกลม การส่งกำลังด้วยสายพานกลมจะให้ความยืดหยุ่นสูงมาก และสามารถปรับตั้งทิศทางการหมุนได้หลายทิศทางตามความต้องการของผู้ใช้ สายพานกลมทำจากพลาสติกโพลียูริเทน จะต้านทานน้ำ น้ำมัน จาระบี และน้ำมันเบนซิน ขณะการทำงานจะไม่เกิดเสียงดัง

4. สายพานไทมิ่ง (Timing Belts)

แสดงลักษณะของสานพานไทมิ่ง (Timing Belts)

สายพานไทมิ่งมีหน้าตัดเป็นรูปสี่เหลียมคางหมู และจะมีฟันเฟืองตลอดความยาวของสายพาน เป็นสายพานที่มีแกนรับแรงด้วยลวดเหล็กกล้า หรือทำด้วยลวดไฟเบอร์ฝังอยู่ในยางเทียม ฟันของสายพานทำด้วยยางเทียม แต่สูตรประสมพิเศษเพื่อให้คงรูปพอดีกับล้อของพูลเลย์ ซึ่งจะหุ้มด้วยเส้นใยไนลอนเพื่อลดการสึกหรอ สายพานชนิดนี้สามารถงอตัวได้ดี ใช้กับพูลเลย์ล้อเล็ก ๆ ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 16 มิลลิเมตรได้ เนื่องจากร่องสายพานจะมีขนาดเดียวกับบนร่องพูลเลย์ ทำให้เกิดการขบกันเหมือนฟันเฟือง จึงไม่เกิดการลื่นไถลขณะส่งกำลัง สามารถใช้เป็นตัวส่งกำลังงานในเครื่องยนต์ โดยเป็นตัวขับเฟืองเพลาข้อเหวี่ยงและเพลาราวลิ้น และจะไม่เสียงดังขณะทำงาน

วัสดุที่ใช้เป็นสายพาน

1. ลักษณะของวัสดุที่นำมาใช้ทำสายพาน

คุณสมบัติของวัสดุที่นำมาใช้ทำสายพาน จะต้องมีความเหนียวและยืดหยุ่นได้ มีอัตราการยืดหยุ่นตัวต่ำในกรณีการยืดตัวแบบถาวร  ทนต่อการดัด บิดไป-มาได้ ทนต่อน้ำ น้ำมัน สารเคมีต่าง ๆ ได้ ซึ่งคุณสมบัติเหล่านี้ไม่อาจทำได้จากวัสดุชนิด เดียวจึงมีการนำวัสดุมาประยุกต์เข้าด้วยกัน  เช่น เส้นด้าย ลวดและยาง หรือพลาสติก เพื่อให้การใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงขึ้น

สายพานที่มาทำมาจากหนัง เป็นสายพานที่มีความฝืดสูง มี 2 ชนิดคือสายพานหนังเคลือบด้วยวัสดุที่ทำมาจากพืช และสายพานหนังเคลือบวัสดุที่ทำมาจากแร่ การแบ่งประเภทของสายพานหนังจะแบ่งตามปริมาณไขมันของหนัง คือ ประเภทหนังที่อ่อนตัวได้น้อย กับประเภทหนังที่อ่อนตัวได้มาก การใช้งานจะแบ่งออกตามชนิดของหนังที่ใช้งานหมุนช้า ๆ งานทั่วไป (หมุนปานกลาง) และการหมุนที่ความเร็วสูง

สายพานที่ทำมาจากผ้าผสมสารอื่น ๆ แบ่งออกเป็นแบบทำมาจากฝ้ายผสมใยไม้ ขนสัตว์ ใยไหม ใยป่าน ใยลินิน เป็นต้น

ข้อดีของสายพานที่ทำมาจากผ้า คือ ความสม่ำเสมอของโครงสร้างภายในสายพาน ทำให้ไม่มีรอยต่อได้ วิ่งเรียบ แต่มีจุดอ่อนคือขาดง่าย

สายพานที่ทาด้วยกาว ทำมาจากสารที่มีความยืดหยุ่นตัวดี มีความเหนียวมากกว่าสายพานหนังทนฝุ่นละอองได้ดี การเลือกใช้งานต้องระมัดระวังให้มาก

สายพานผ้าที่หุ้มด้วยยางพารา ในลักษณะการหล่อ สามารถเติมสารเคมีต่าง ๆ ลงไปเพื่อให้ทนต่ออุณหภูมิสูง น้ำมัน และฝุ่นละออง แต่ถ้ามีน้ำหนักในตัวมากในขณะที่หมุนจะเกิดแรงเหวียงหนีศูนย์ได้ง่าย

สายพานที่ทำมาจากสารพวกพลาสติก เช่น พวกไนลอน มีการใช้งานกันอยู่น้อยอยู่ในวงจำกัด มีความเหนียวสูง ไม่มีการยืดหยุ่นขณะทำงาน ใช้กับความเร็วรอบสูง ๆ ได้ดี บิดตัวได้ง่าย บางชนิดจะหุ้มยางเทียมไว้เพื่อให้เกิดความฝืด ทนต่อการกัดกร่อนได้ดี

ข้อแนะนำในการใช้สายพานให้เกิดประโยชน์สูงสุด

- การเลือกซื้อสายพานควรเลือกขนาดพร้อมกับรหัสของบริษัทผู้ผลิตที่แยกประเภทของสายพานออกไป ตามประเภทของการใช้งาน

- การเก็บรักษาควรเก็บไว้ให้เรียบร้อยพร้อมที่จะหยิบใช้งานได้อย่างสะดวก การเก็บอยู่ในสภาพอากาศที่ดีจะไม่ทำให้สายพานเสื่อมสภาพ

- การทำความสะอาดจะต้องทำความสะอาดสายพานอย่าให้มีฝุ่นละอองหรือคราบน้ำมันมาเกาะสายพาน โดยการใช้ผ้าสะอาดเช็ด

- ควรตั้งให้เพลาขับและเพลาตามวางตัวอยู่ในแนวเดียวกัน

- ระยะห่างระหว่างจุดศูนย์กลางของพูลเลย์ชุดขับและชุดตามไม่ควรห่างเกินกัน 10 เมตร และไม่ควรใกล้กันเกินกว่า 3.5 เท่าของขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของพูลเลย์ตัวเล็ก

- ควรตั้งสายพานให้ด้านที่ตึงสายพานอยู่ด้านล่าง และให้ด้านที่หย่อนอยู่ด้านบน

ข้อมูลและรูปภาพ : http://surinmarket.com/transmission/index.php?url=test3.php#top2