تسمه صنعتی چیست؟
تسمه صنعتی به تسمه‌هایی گفته میشود با سطح مقطع ذوزنقه‌ای، که با نام تسمه V نیز شناخته می‌شوند. آنها برای انتقال نیرو یا گشتاور از قطعه محرک به‌قطعه محرک استفاده می‌شوند. مانند سایر اشکال تسمه. ساخت آنها باعث میشود که در هنگام استفاده‌از سیستم، چسبیدن روی قرقره‌ها و قطعات غلتکی را آسانتر کند و احتمال لغزش را کاهش دهد و یکنواختی خروجی را افزایش دهد. با مقاله امروز همراه باشید تا یک نمای کلی از تسمه‌های V شکل، اصول کار آنها، انواع موجود، و همچنین عوامل طراحی و انتخاب را ارائه بدهیم.
حتما بخوانید: انواع تجهیزات انتقال قدرت
تسمه صنعتی V شکل (V-Belt) چیست؟
یک ابزار انتقال قدرت انعطاف پذیر و موثر که میتواند نیرو را از یک شفت به شفت دیگر منتقل کند، تسمه V است. این بدلیل طراحی ذوزنقه‌ای خود که بطور ایمن در شیارهای محور قرار می‌گیرد، مشهور است. طراحی متمایز تسمه‌های صنعتی V باعث میشود که آنها به طور ایمن و محکم در شیارها قرار بگیرند و تماس سطحی و پایداری آنها افزایش یابد.
نیروهای عمودی بر بالای یک تسمه V دیواره‌های آن را در مقابل شیارها در حالی که تسمه تحت کشش است فشار می‌دهند. با افزایش نیروها، تسمه محکم به شیارها می‌چسبد و اصطکاک بین سطوح تسمه و دیواره‌های شیار را افزایش می‌دهد. گشتاور بیشتری را می‌توان بدلیل اتصال در حال گسترش ایجاد کرد و افزایش اصطکاک باعث کاهش اتلاف توان ناشی از لغزش میشود. یک درایو به لطف نیروهای اصطکاکی مختلف قادر به انتقال بارهای بالاتر است. هنگامی که یک تسمه با عملکرد V تحت کشش بیشتری قرار می‌گیرد، بر اساس میزان چسبندگی آن در شیار است.
تسمه‌های صنعتی V شکل انعطاف پذیری و خاصیت ارتجاعی را برای خم شدن به‌داخل شیارها دارند زیرا از لاستیک مصنوعی و طبیعی ساخته‌شده‌اند. تسمه‌های V شکل بدلیل فشرده‌شدن آکوردهای کششی فیبری متعدد به شکل و فرم یک تسمه V دارای استحکام و طول عمر بسیار خوبی هستند. با استفاده از چرخ دنده‌ها، برخی از طرح‌های تسمه V مقاومت خمشی را بهبود می‌بخشد و دمای عملیات را کاهش می‌دهد.
حتما بخوانید:
نمای کلی درایوهای تسمه:
یک:
درایوهای تسمه، که اغلب دارای محورهای چرخش موازی هستند، قدرت را بین دو یا چند محور چرخان منتقل می‌کنند. تسمه‌ها دور قرقره‌هایی پیچیده شده‌اند که به شفت‌های پیرو و محرک بسته می‌شوند. برای اعمال فشار بر روی تسمه، قرقره‌ها در فاصله دقیقی از یکدیگر قرار می‌گیرند. هنگام استفاده، اصطکاک باعث میشود که تسمه قرقره را بگیرد.
یک طرف تسمه در نتیجه چرخش قرقره راننده که کشش آن را افزایش می‌دهد، سفت‌تر میشود. قرقره پیرو از این سمت تنگ تحت تأثیر نیروی مماس قرار می‌گیرد. شفت محرک متعاقباً در معرض گشتاور قرار می‌گیرد. سمت شل در مقابل سمت تنگ قرار دارد و کشش کمتری روی تسمه دارد. امروزه انواع مختلفی از تسمه محرک‌ها استفاده میشود. اولین انواع تسمه‌های مسطح از پنبه یا چرم بود. در کاربردهای کم مصرف مانند ماشین‌آلات کشاورزی، معدن و چوب‌برداری، تسمه‌های تخت عملکرد رضایت‌بخشی دارند. با این حال، با بارها و سرعت‌های بالاتر، تمایل به‌بالا رفتن از قرقره‌با لیز خوردن روی سطح قرقره‌را دارند.
مطلب مرتبط: آشنایی با ماشین آلات کشاورزی
تکنولوژی مدرن کاستی‌ها و محدودیت‌های تسمه‌های تخت اصلی را کاهش داده و رفع کرده است. به دلیل نوآوری‌ها و پیشرفت‌های طراحی، آنها می‌توانند با سرعت‌های بالاتر عمل کنند و در عین حال بار شفت کمتری تولید کنند. تسمه‌های تخت امروزی سبک، موثر و قادر به جلوگیری از اتلاف انرژی هستند. برای ساخت آنها از پارچه پلی آمید، پلی استر یا آرامید اکسترود شده که دوام و عملکرد آنها را بسیار بهبود می‌بخشد، استفاده میشود.
دو:
شکل اولیه دیگری از محرک تسمه با استفاده از دو قرقره با شیار V شکل، یک درایو طناب ساخته شده از طناب نخی یا کنفی بود. طناب‌ها امکان استفاده از محرک‌های تسمه را در فواصل طولانی فراهم می‌کردند و با حل مشکل بیرون آمدن از قرقره به توسعه تسمه‌های گرد ساخته شده از مواد الاستومری مانند لاستیک، نایلون یا یورتان کمک کردند.
توسعه مواد الاستومری بادوام مانند لاستیک طبیعی، لاستیک مصنوعی و سایر پلیمرها، استحکام و استقامت تسمه‌ها را برای دوام آوردن در برابر تنش و گشتاور ثابت نیروهای تولید شده‌توسط تسمه محرک فراهم کرد. این پیشرفت در مواد تسمه‌بسیار مهم بود. مشکلات مربوط به‌درایوهای تسمه قبلی با توسعه تسمه‌های V، تسمه‌های آجدار، تسمه‌های چند شیار و تسمه‌تایم برطرف شد.
مزایای درایو تسمه‌ای:
بطور کلی، درایوهای تسمه‌ای به‌سایر انواع انتقال قدرت مانند چرخ دنده‌ها و درایوهای زنجیرهای ترجیح داده‌می‌شوند، زیرا:
توانایی مقاومت در برابر تغییرات قدرت، ضربه‌ها و بارهای اضافه:
از آنجایی که درایوهای تسمه برای حفظ کوپلینگ با قرقره‌های راننده به اصطکاک متکی هستند. شوک‌ها و اضافه بار را می‌توان با اجازه دادن به سطوح تسمه و قرقره از هم جدا کرد. این امر از انتقال گشتاورهای بسیار بالا به اجزای محرک محافظت می‌کند و از ماشین محافظت می‌کند.
قابلیت تغییر سرعت و گشتاور:
با تغییر قطر قرقره‌ها می‌توان سرعت و گشتاور را تغییر داد.
سر و صدای کم و لرزش:
درایوهای تسمه علاوه بر تسمه تایم عکس العملی ندارند. در حین استفاده، سطوح تسمه و قرقره به طور موثر با هم تماس برقرار می‌کنند. علاوه بر این، سطوح لاستیکی روی تسمه‌ها اغلب مقاومت بالایی در برابر ضربه دارند. بنابراین، نسبت به چرخ دنده‌ها و زنجیرهای فلز روی فلز، کم صداتر هستند.
ارزش اقتصادی:
از آنجایی که درایوهای تسمه نسبت به چرخ دنده‌ها و زنجیرها هزینه کمتری دارند، عملی‌ترین انتخاب برای انتقال نیرو در فواصل نسبتاً طولانی هستند. افزایش هزینه صرفاً بر هزینه طول اضافی تسمه هنگام اتصال دو قرقره که از هم دور هستند تأثیر می‌گذارد.
تسمه‌ها را می‌توان برای قرار دادن در اطراف محورهای غیر موازی تاب داد، زیرا برخلاف چرخ دنده‌ها و زنجیر که سفت و سخت هستند، انعطاف‌پذیر هستند. با انجام این کار، سیستم درایو از هزینه و پیچیدگی اجزای میانی رها میشود. میتواند شفت‌هایی را که موازی نیستند به کار گرفت. بر خلاف چرخ دنده‌ها و زنجیر، تسمه‌ها انعطاف پذیر هستند در نتیجه می‌توان آنها را برای جا دادن شفت‌های غیرموازی پیچ داد. این امر نیاز به قطعات واسطه را از بین می‌برد که هزینه و پیچیدگی سیستم درایو را افزایش می‌دهد.
توانایی انجام چرخش معکوس:
تسمه‌ها را می‌توان به گونه‌ای عبور داد که چرخش درایور باعث میشود پیرو در جهت مخالف بچرخد. در نتیجه، تولید قطعه ساده تر میشود زیرا به سیستم چرخ دنده دوم نیاز نیست.
قرقره‌های نامتعادل و نامناسب:
چون تسمه‌ها انعطاف پذیر هستند، قرقره‌ها می‌توانند یک آفست محوری کوچک داشته باشند. اگر بخواهید سرعت پیرو را تغییر دهید و تعداد زیادی قرقره در کنار هم با قطرهای مختلف نصب شده‌باشد، این امر به‌ویژه مفید است.
عدم روانکاری:
بر خلاف چرخ دنده‌ها و درایوهای زنجیری، درایوهای تسمه برای عملکرد نیازی به روغن کاری ندارند. نظافت بهبودیافته و تعمیر و نگهداری آسانتر از این نتیجه میشود.
معایب درایو تسمه‌ای:
با این حال، درایوهای تسمه دارای چندین اشکال هستند:
تلفات توان بالا:
در مقایسه با سایر درایوهای مکانیکی، درایوهای تسمه به دلیل تمایل تسمه به لغزش، کارایی کمتری در انتقال نیرو دارند. اصطکاک بین سطوح تسمه‌و قرقره‌برق از دست رفته‌را به‌گرما و صدا تبدیل می‌کند. تسمه‌های صنعتی V شکل که چسبندگی قوی تری روی قرقره دارند راه حلی برای این موضوع ارائه می‌کنند. آنها را نمی‌توان در برنامه‌های هماهنگ به دلیل لغزش استفاده کرد، که مانع از چرخش پیرو در زاویه مورد نیاز نسبت به چرخش راننده میشود. تسمه‌های تایم یا دندانه دار که مشابه درایوهای زنجیر و چرخ دنده عمل می‌کنند، راه‌حلی برای این موضوع ارائه می‌دهند.
محدوده جزئیات سرعت عملیاتی:
توانایی درایوهای تسمه برای انتقال نیرو در سرعت‌های بالا بطور قابل توجهی کاهش می‌یابد. با افزایش سرعت، تسمه شروع به کشش و ارتعاش بیشتر می‌کند. کشش نیز باعث نوسان سرعت تسمه میشود. با توجه به نیروی کششی نسبتا کم در سرعت‌های پایین، لغزش را می‌توان به راحتی تجربه کرد.
تسمه‌ها با کشش و سایش مکرر عمل می‌کنند که باعث کاهش طول عمر آنها میشود. درایوهای تسمه ناگزیر دچار ساییدگی و پارگی می‌شوند که سریعتر از چرخ دنده‌ها و زنجیر فلزی اتفاق می‌افتد. علاوه بر این، بدلیل اینکه آنها از مواد الاستومری ساخته‌شده‌اند، دمای بالا براحتی به‌آنها آسیب می‌رساند. آنها معمولاً ضعیف ترین بخش‌های سیستم درایو هستند.
تنش‌های شعاعی زیاد روی شفت‌ها و یاتاقان ها:
برای کاهش لغزش، تسمه‌ها باید به درستی کشیده‌شوند. یاتاقان‌ها و شفت بارهای اضافی را در نتیجه این افزایش کشش تجربه می‌کنند. طول عمر بلبرینگ‌ها ممکن است در اثر استرس زیاد کوتاه شود. علاوه بر این، شفت‌ها را می‌توان خم کرد که باعث ارتعاشات شدید میشود.
حتما بخوانید: رولبرینگ چیست؟ کاربرد آن
ساخت تسمه صنعتی V:
یک تسمه V شکل از انواع لاستیک‌های طبیعی و مصنوعی، پلیمرها و تقویت کننده‌ها ساخته میشود. یک تسمه V در کاربرد معمولی خود تنش‌های کششی و فشاری مخلوطی را تجربه می‌کند. قسمت پایینی یک تسمه V بدلیل فشرده شدن در برابر شیارها و خم شدن هنگامی که یک بخش تسمه از قرقره عبور می‌کند فشرده میشود. در حالی که قسمت بالایی تحت تأثیر نیروی کششی است که بصورت طولی هدایت میشود. انواع مختلفی از مواد با ضریب اصطکاک بالا و مقاومت در برابر سایش بیشتر برای سطح تسمه مورد نیاز است.
روکش پارچه‌ای تسمه V-belt:
روکش‌های پارچه‌ای تسمه‌های V در تماس با سطح شیار قرار می‌گیرند. این ماده‌از ماده‌ای تشکیل شده‌است که میتواند سایش قابل توجهی را تحمل کند و در برابر آلودگی مقاوم است. از اثرات مخرب مواد شیمیایی، خوردگی و دمای بالا بر روی الاستومر و طناب کششی محافظت می‌کند.
پوشش‌هایی که به‌تسمه‌های V پیچیده نیز معروف هستند. ظاهر، احساس و صافی ثابتی را برای تسمه‌های V ایجاد می‌کنند. هنگامی که تسمه کار می‌کند، صدا با پوشش مناسب کاهش می‌یابد. دوام تسمه‌های V با مقاومت آنها در برابر سایش افزایش می‌یابد زیرا تماس با شیار معمولاً در سرعت‌های بسیار بالا اتفاق می‌افتد.
بسته‌بندی‌ها و روکش‌ها علاوه بر مزیت‌های بارز بافت و زیبایی شناختی، اصطکاک را با سطح شیار افزایش می‌دهند تا از لغزش جلوگیری شود. درصورت افزایش ناگهانی گشتاور، تسمه‌های V مجبور می‌شوند بلافاصله واکنش نشان دهند. در این شرایط، تسمه‌های V شکل بدون بسته‌یا پوشیده‌شده، قبل از بازگشت نیرو به گیربکس یا رانندگی بعنوان یک اقدام ایمنی، می‌لغزند.
سیم کشش تسمه V-belt:
طناب‌های یک تسمه کشش V، که انرژی را حمل می‌کنند، در ترکیب لاستیکی ادغام می‌شوند تا یک ساختار ترکیبی را تشکیل دهند. برای افزایش استحکام کششی، آنها را در قطر گام سطح مقطع تسمه قرار می‌دهند. از الیاف فولادی، آرامید یا پلی استر برای ساخت طناب‌های کششی استفاده میشود. طناب کششی گاهی اوقات توسط یک لاستیک چسبنده به مرکز تسمه V متصل میشود.
طناب‌های کششی از مواد پیوسته(مانند سیم) بدون درز تشکیل می‌شوند تا مقاومت کششی آنها به‌حداکثر برسد. برای تحمل برابر انتقال گشتاور، طراحی تقویت‌کننده، استحکام کششی و طول عمر بسیار مهمی را ارائه‌می‌دهد.
تسمه‌های V شکل برای انتقال سفتی ساخته شده‌اند که در امتداد عرض آنها بسیار زیاد است و برای توزیع یکنواخت وزن به طناب‌های کششی نیاز دارد. خاصیت ارتجاعی طناب کششی برای به‌حداقل رساندن گرما و تنش ناشی از خمش ضروری است. موقعیت موازی طناب‌های کششی همه این اثرات را ممکن می‌کند.
چسب چسبنده‌ای که پیوندی بین طناب کششی و هسته الاستومری لایه لاستیکی ایجاد می‌کند، آن را در جای خود نگه می‌دارد. پیوند این دو عنصر، بخش‌های مختلف را وادار می‌کند تا بعنوان یک موجودیت واحد با هم کار کنند.
جمع بندی:
یک جزء ماشین انعطاف پذیر به نام تسمه صنعتی V برای انتقال نیرو بین گروهی از قرقره‌ها یا شیارها با شیارهایی در آنها استفاده میشود. سطح مقطع ذوزنقه ای آنها را متمایز می‌کند. از تسمه‌های V شکل استفاده میشود زیرا می‌توانند بخوبی در شیارهای قرقره قرار گیرند. این امر با از بین بردن اصطکاک بیشتر سطح، لغزش و تلفات توان را کاهش می‌دهد.
توجه: گروه صنعتی سپیانی در زمینه خط تولید تسمه صنعتی (V-Belt) فعالیتی ندارد.