Production&

>>> 26 July-August 2016, Vol.43 No.247

ตอนที่1

การออกแบบชิ้นส่วนให้มีเหมาะสมกับการท�างานในยุค

ปัจจุบันที่มีการใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ช่วยในการ

เขียนแบบและการออกแบบ โดยเฉพาะชิ้นส่วนที่มีการผลิตแบบ

อตุสาหกรรมจ�านวนมาก ๆ มคีวามจ�าเป็นจะต้องพจิารณาองค์ประกอบ

ที่เกี่ยวข้องในการออกแบบ ได้แก่ ความรวดเร็วในการค�านวณ

ออกแบบ สามารถลดเวลาการค�านวณออกแบบด้วยการใช้สูตร

ค�านวณโดยประมาณแทนการใช ้สูตรค�านวณอย่างละเอียด

(ที่ต้องใช้สูตรและค่าแฟกเตอร์จ�านวนมาก ๆ) รวมทั้งลดปริมาณเนื้อ

วสัดไุด้อย่างเหมาะสม เมือ่ได้ขนาดโดยประมาณก็สามารถเขยีนแบบ

ก�าหนดขนาดได้แล้วน�าไปวเิคราะห์ด้วยโปรแกรมคอมพวิเตอร์ Finite

Element Analysis: FEA ดงัตวัอย่างการออกแบบพลูเลย์ร่องลิม่ ทีจ่ะ

กล่าวดังต่อไปนี้

หลักการส่งกำาลังสายพานลิ่ม

เมื่อเปรียบเทียบระบบขับด้วยโซ่ที่ต้องมีปัญหากับระบบ

หล่อลืน่หรอืเฟืองขบั (มรีาคาแพง) แต่ระบบขบัด้วยสายพานต้องการ

การบ�ารุงรักษาน้อยมาก ๆ และมีราคาถูกกว่ามาก แต่จะมีอัตราทด

ไม่เที่ยงตรงเพราะเกิดการลื่นไถล (มีประสิทธิภาพการขับประมาณ

98% ขณะรับภาระ) นอกจากนี้ปัญหาของสายพานขับก็อาจจะเกิด

จากการออกแบบที่ไม่เหมาะสมและอื่น ๆ

ลักษณะแรงปกติ (Fn) จะเป็นแรงจบัยึดเกาะบนผวิร่อง V ของ

พูลเลย์ 2 ผิวในขณะส่งก�าลัง ดูรูปที่ 1

รศ.มานพ ตันตระบัณฑิตย์

พูลเลย์ร่องลิ่มที่เหมาะสม(Optimization of V-pulley Design)

ตัวอย่างการออกแบบ

Production&

July-August 2016, Vol.43 No.247 27 <<<

การคำานวณสายพานลิ่ม

สายพานลิ่มแบบไม่มีปลายหน้ากว้างปกติ ตาม ISO-R 253

และแบบไม่มีปลายหน้าแคบตาม ISO-R 460 ดังรูปที่ 2

อัตราทดความเร็ว (speed ratio) (1.1)

n1 = ความเร็วรอบล้อขับ (รอบ/นาที, min-1)

n2 = ความเร็วรอบล้อตาม (รอบ/นาที, min-1)

dd1, dd2

= ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางพิตซ์ของล้อสายพานขับและ

ตาม ตามล�าดับ

▲รูปที่ 1 แรงจับยึด (Fn) บนผิวร่อง V ของพูลเลย์ 2 ผิว ในขณะที่แรงกดพูลเลย์แนวดิ่ง (Fr) น้อยกว่าแรงจับยึด (Fn) ประมาณ 3 เท่า

▲รูปที่ 2 หลักการและมิติของสายพานลิ่มแบบเปิด (ที่มา: ดัดแปลงจาก [7] หน้า 628)

▲รูปที่ 3 ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางพิตซ์ (dd) ของล้อสายพาน

กรณีอัตราทดช้า i = dd1/dd2

> 1

อัตราทดความเร็ว i สามารถให้สูงถึง i ≤ 1:10 หากจะต้องใช้

อัตราทดสูงกว่านี้จะต้องใช้ลูกกลิ้งอัดสายพานท�าให้เกิดมุมโอบ

สายพาน (β) ของล้อขับมากขึ้น โดยขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของ

ลูกกลิ้งอัดควรจะมีขนาด ∅ ใกล้เคียงกับขนาดของล้อขับ

ความเร็วสายพานลิ่ม v ≈ π ⋅ dn1⋅ n1 ≈ π ⋅ dn2

⋅ n2 (1.2)

ความเร็วขับสายพานที่เหมาะสมส�าหรับ:

สายพานลิ่มหน้ากว้างปกติ v = 2…30 m/s

สายพานลิ่มหน้าแคบ v = 2…40 m/s

ความเร็วขับสายพาน v < 2 m/s ควรจะเลือกใช้

สายพานแบบแทน

ส�าหรับการส่งก�าลังสายพานลิ่มแบบเปิด (ดูรูปที่ 2) ไม่มี

ลูกกลิ้งดัดสายพาน

▲ตารางที่ 1 เปรียบเทียบขนาดสายพานรูป V มาตรฐานต่าง ๆ (ที่มา: ดัดแปลงจาก [8] หน้า 624)

n1 dd2

i = ⎯ = ⎯ n2 dd1

π ⋅ d ⋅ n dd1⋅ n1 dd2

⋅ n2 v = ⎯⎯⎯⎯ = ⎯⎯ = ⎯⎯ , (m/s) 1000 × 60 19100 19100

Production&

>>> 28 July-August 2016, Vol.43 No.247

ความยาวระบุสายพานลิ่ม (Nominal Length) Ld : ตาม DIN

7753 Part 1 หรือ ISO-R460 หรือ BS 3790 ซึ่งได้แก่ ภาคตัด SPZ,

SPA, SPB, SPC, 19; ภาคตัดเปิดร่องด้านล่าง (Moulded Cogged

Belt) XPZ, XPA, XPB, XPC; และภาคตัดเปิดร่องด้านล่างตาม DIN

2215 หรือ BS 3790 คือ ZX/X10, AX/X13, BX/X17, CX/X22 จะวัด

เป็นความยาวพติซ์ (Pitch Length) Lw หรอื LP หรอืเรยีกว่า ความยาว

เดตัม (Datum Length)

ความยาวสายพานระบ ุ(วดัขอบใน) Li : ตาม DIN 2215 หรอื

BS 3790 ได้แก่ ภาคตัด 5, Y/6, 8, Z10, A13, B/17, 20, C/22, 25,

D/32, E40; และตาม USA - Standard RMA/MPTA คอื ภาคตดัปกติ

A, B, C, D

ความยาวสายพานระบ ุ(วดัขอบนอก) La : ตาม USA – Stan-

dard RMA/MPTA ได้แก่ ภาคตัด (เปิดร่องด้านล่าง) 3VX, 5VX; ตาม

USA – Standard ASAE S211.3 คือ HA, HB, HC, HD; ตาม ISO

5290 คือ ภาคตัด 3V/9J, 5V/15J, 8V/25J; ตาม USA – Standard

RMA/MPTA คือ ภาคตัด 3V/9N, 5V/15N, 8V/25N; ตาม ISO 2790,

BS AU 150, DIN 7753 Part 3 คือ ภาคตัด 9.5 และ 12.5 รวมทั้ง

ภาคตัดเปิดร่องด้านล่าง คือ AVX10, AVX13

สายพานที่ใช้ในรถยนต์ตาม DIN 7753 จะใช้สายพาน

หน้าแคบที่วัดความยาวขอบนอก

β = มุมโอบล้อขับ (องศา) ค�านวณได้จากสูตร

C = ระยะห่างระหว่างศูนย์กลางล้อสายพาน (mm)

dd1, dd2

= ขนาดเส้นผ่านศนูย์กลางพติซ์ของล้อสายพานขบัและ

ตาม ตามล�าดับ

C = 0.7 …. 2(dd2 + dd1) (1.4)

ความยาวระบุสายพานลิ่ม

Ld = ความยาวระบุสายพานลิ่ม (mm)

อ่านต่อฉบับหน้า

β dd2- dd1

cos = ⎯ = ⎯⎯⎯ (1.3) 2 2 ⋅ Ca

(dd2- dd1

)2 Ldc ≈ 2 C + 1.57 (dd2

+ dd1) + ⎯⎯⎯ (1.5)

4C