การคำนวณแรงดึงของสายพานแบบโค้งต่อเนื่องหลายโค้ง

                การคำนวณหาแรงดึงของสายพานแบบโค้งนั้น ใช้หลักในการคำนวณเช่นเดียวกับการหาแรงดึงในสายพานแบบตรง เพียงแต่มีเงื่อนไขและตัวแปรที่จำเป็นต้องนำมาคิดเพิ่มเติม เนื่องจากในระบบสายพานแบบโค้งนั้น จะเกิดแรงเสียดทานบริเวณขอบของสายพานกับ Wear strip ขณะที่สายพานวิ่งผ่านทางโค้ง ดังนั้นจึงต้องนำตัวแปรดังกล่าวมาคำนวณด้วย

 รูปแสดงระบบสายพานแบบโค้งทั่วไป (Typical curve conveyor Layout)

หลักการคำนวณต้องกำหนดจุดเริ่มต้น(T₀) เพื่อใช้เป็นจุดอ้างอิง ในกรณีนี้กำหนดให้ที่ตำแหน่ง Drive (Head Pulley) ณ.จุดที่สายพานวนกลับด้านล่าง(Return ) มีแรงดึง T₀ มีค่าเท่ากับเท่ากับศูนย์ (0) จากนั้นทำการคำนวณแรงดึง ทีละตำแหน่งที่มีการเปลี่ยนทิศทางจนครบวงรอบที่จุดสุดท้ายบริเวณ (Head Pulley  ก็จะทำให้ทราบค่าแรงดึงของสายพานทั้งหมด โดยสูตรที่ใช้คำนวณหาแรงดึงสายพานด้านบนและแรงดึงสายพานด้านล่างมีดังนี้

การคำนวณหาแรงดึงสายพานด้านบน

                แรงดึงสายพานด้านบนเกิดจากน้ำหนักสายพาน(Belt weight) และน้ำหนักบรรทุกของวัสดุ (Product weight) ที่กระทำบนสายพานโดยน้ำหนักทั้งสองส่วนนี้จะกดลงบนที่รองรับ (Carry way) ทำให้เกิดแรงเสียดทาน (Friction) ระหว่างสายพานและที่รองรับ

รูปแสดงตำแหน่งบริเวณเกิดแรงเสียดทานระหว่างสายพานด้านบนกับที่รองรับ

-แรงดึงสายพานทางตรงด้านบนสามารถคำนวณได้จากสูตร

T_N = T_N-1 + F_C x L_P x (W_B + W_P)

-แรงดึงสายพานทางโค้งด้านบนสามารถคำนวณได้จากสูตร

T_N = (C_a x T_N-1 ) + (C_b x F_C x R_O) x (W_B + W_P)

การคำนวณหาแรงดึงสายพานด้านล่าง

                แรงดึงสายพานด้านล่างเกิดจากน้ำหนักสายพาน(Belt weight) กดลงบนที่รองรับ (Carry way) ทำให้เกิดแรงเสียดทาน (Friction) ระหว่างสายพานและที่รองรับ

รูปแสดงตำแหน่งบริเวณเกิดแรงเสียดทานระหว่างสายพานด้านล่างกับที่รองรับ

-แรงดึงสายพานทางตรงด้านล่างสามารถคำนวณได้จากสูตร

T_N = T_N-1 + (F_C x L_R x W_B)

-แรงดึงสายพานทางโค้งด้านล่างสามารถคำนวณได้จากสูตร

T_N = (C_a x T_N-1 ) + (C_b x F_C x R_O) x (W_B)

                                        กำหนดค่าตัวแปรดังนี้

ตารางแสดงค่าสัมประสิทธิ์ความเสียดทานระหว่างสายพานกับ Wear Strip ที่รองรับสายพาน

ตารางแสดงค่าสัมประสิทธิ์ความเสียดทานระหว่างสายพานกับ Wear Strip ด้านข้าง

ตัวอย่างการคำนวณ

ระบบสายพานลำเลียงชุดหนึ่งมีลักษณะเป็นสายพานแบบโค้ง 90° เชื่อมต่อกับสายพานแบบโค้ง 180° สายพานดังกล่าวทำด้วยวัสดุ Polypropylene (PP.) โดยมีน้ำหนักเท่ากับ 4 kg/m²  มีขนาดหน้ากว้างของสายพานเท่ากับ 200 mm. ในส่วนของ Wear strip นั้นผลิตจาก Acetal ระบบสายพานดังกล่าวสร้างขึ้นเพื่อลำเลียงกล่องพัสดุหนักเท่ากับ 2 kg/m² ความเร็วใช้งานสายพานเท่ากับ 20 m/min นำไปใช้งานในสภาวะแวดล้อมที่แห้ง จงหาแรงดึงรวมของสายพานและขนาดมอเตอร์ของระบบสายพานดังกล่าว

วิธีทำ จากโจทย์สามารถทราบตัวแปรได้ดังนี้

W_B = 4 kg/m²                                                             C_a @ 90° = 1.27

W_P = 2 kg/m²                                                             C_b @ 90° = 0.15

L_P = 5 m                                                                      C_a @ 180° = 1.6

L_R = 5 m                                                                      C_b @ 180° = 0.33

F_c = 0.1 + 0.25 = 0.35                                                B_W = 200 mm

R_I  = 200 x 2.5 = 500 mm                                           R_O = 500 + 200 =700 mm = 0.7 m

v = 20 m/min

หมายเหตุ:ค่า F_C  ในการใช้งานจริงต้องบวก 0.25 ซึ่งเป็นค่าแฟคเตอร์ที่เกิดจาก

1.)ความสกปรกจากการใช้งาน

2.)ขาดการบำรุงรักษาอย่างสม่ำเสมอ

การเริ่มต้นการคำนวณจะเริ่มคำนวณจากจุดที่สายพานด้านReturn โดยให้ค่าแรงดึงT₀ = 0

T₁  ลักษณะสายพานเป็นทางตรงสามารถคำนวณแรงดึงสายพานทางตรงด้านล่างได้จากสูตร

 T_N = T_N-1 + (F_C x L_R x W_B)

T₁ = T₀ + (F_C x L_R x W_B)

T₁ = 0 + (0.35  x 5x 4)

T₁ = 7 kg/m

T₂  ลักษณะสายพานเป็นทางโค้งทำมุม90°สามารถคำนวณแรงดึงสายพานทางโค้งด้านล่างได้จากสูตร

T_N = (C_a x T_N-1 ) + (C_b x F_C x R_O) x (W_B)

T₂ = (C_a x T₁ ) + (C_b x F_C x R_O) x (W_B)

T₂ = (1.27 x 7 ) + (0.15x 0.35x 0.7) x (4)

T₂ = 9.04 kg/m

T₃  ลักษณะสายพานเป็นทางตรงสามารถคำนวณแรงดึงสายพานทางตรงด้านล่างได้จากสูตร

T_N = T_N-1 + (F_C x L_R x W_B)

T₃ = T₂ + (F_C x L_R x W_B)

T₃ = 9.04 + (0.35 x 5 x 4)

T₃ = 16.04 kg/m

 T₄  ลักษณะสายพานเป็นทางโค้งทำมุม180°สามารถคำนวณแรงดึงสายพานทางโค้งด้านล่างได้จากสูตร

T_N = (C_a x T_N-1 ) + (C_b x F_C x R_O) x (W_B)

T₄ = (C_a x T₃ ) + (C_b x F_C x R_O) x (W_B)

T₄ = (1.6 x 16.04 ) + (0.33x 0.35x 0.7) x (4)

T₄ = 25.99 kg/m

T₅  ลักษณะสายพานเป็นทางตรงสามารถคำนวณแรงดึงสายพานทางตรงด้านล่างได้จากสูตร

T_N = T_N-1 + (F_C x L_R x W_B)

 T₅ = T₄ + (F_C x L_R x W_B)

T₅ = 25.99 + (0.35x 5x 4)

T₅ = 32.99 kg/m

 T₆  ลักษณะสายพานเป็นทางตรงสามารถคำนวณแรงดึงสายพานทางตรงด้านบนได้จากสูตร

T_N = T_N-1 + F_C x L_P x (W_B + W_P)

T₆ = T₅ + F_C x L_P x (W_B + W_P)

T₆ = 32.99 + 0.35x 5x (4+ 2)

T₆ = 43.49 kg/m

T₇  ลักษณะสายพานเป็นทางโค้งทำมุม180°สามารถคำนวณแรงดึงสายพานทางโค้งด้านบนได้จากสูตร

T_N = (C_a x T_N-1 ) + (C_b x F_C x R_O) x (W_B + W_P)

T₇ = (C_a x T₆ ) + (C_b x F_C x R_O) x (W_B + W_P)

T₇ = (1.6 x 43.49) + (0.33x 0.35x 0.7) x (4 + 2)

T₇ = 70.07 kg/m

T₈  ลักษณะสายพานเป็นทางตรงสามารถคำนวณแรงดึงสายพานทางตรงด้านบนได้จากสูตร

T_N = T_N-1 + F_C x L_P x (W_B + W_P)

T₈ = T₇ + F_C x L_P x (W_B + W_P)

T₈ = 70.07 + 0.35x 5x (4+ 2)

T₈ = 80.57 kg/m

T₉  ลักษณะสายพานเป็นทางโค้งทำมุม90°สามารถคำนวณแรงดึงสายพานทางโค้งด้านบนได้จากสูตร

T_N = (C_a x T_N-1 ) + (C_b x F_C x R_O) x (W_B + W_P)

T₉ = (C_a x T₈ ) + (C_b x F_C x R_O) x (W_B + W_P)

T₉ = (1.27 x 80.57 ) + (0.15x 0.35x 0.7) x (4+ 2)

T₉ = 102.54 kg/m

T₁₀  ลักษณะสายพานเป็นทางตรงสามารถคำนวณแรงดึงสายพานทางตรงด้านบนได้จากสูตร

T_N = T_N-1 + F_C x L_P x (W_B + W_P)

T₁₀ = T₉ + F_C x L_P x (W_B + W_P)

T₁₀ = 102.54 + 0.35 x 5 x (4 + 2)

T₁₀ = 113.04 kg/m

 ดังนั้นในระบบสายพานจะมีค่าแรงดึงทั้งหมดเท่ากับ 113.04 kg/m

เลือกสายพานโค้งรุ่น 500B ที่มีแรงดึงทางโค้ง 676kg/m.> 113.04 kg/m…OK

เมื่อทราบค่าแรงดึงทั้งหมดของสายพาน สามารถคำนวณหากำลังมอเตอร์ได้จากสูตร

 P_M  = ((T_(total) x 9.81 x Bw x v) ÷ 60 ) ÷ 80%

P_M = ((113.04x 9.81 x 0.2x 20) ÷ 60) ÷ 80%

P_M = 92.41 W or 0.092 kW

ดังนั้นเราจึงเลือกมอเตอร์ขับขนาด 0.1 kW หรือ 1/8 hp

หมายเหตุ : คำแนะนำในการออกแบบระบบสายพานแบบโค้ง

1.) ต้องมีระยะทางตรงก่อนเข้าด้านมอเตอร์ขับ(Drive Shaft) และระยะทางตรงก่อนถึงเพลาตัวตาม(Idle Shaft) หลังออกจากโค้งหรือก่อนเข้าโค้งเท่ากับหรือมากกว่า 2  เท่าของระยะหน้ากว้างสายพาน

2.) ระยะรัศมีความโค้งด้านใน (Inside Radius)น้อยที่สุด เท่ากับหรือมากกว่า 2.2 เท่า ของระยะหน้ากว้างสายพาน (แนะนำให้ใช้ระยะ 2.5 เท่าของหน้ากว้างสายพานขึ้นไป)

3.) ระยะทางตรงที่เชื่อมต่อระหว่างสองโค้งอย่างน้อยต้องเท่ากับหรือมากกว่า 2 เท่า ของระยะหน้ากว้างสายพาน

ตัวอย่างสายพานโค้งรุ่น 500 B ที่ทำเสร็จเรียบร้อยแล้ว

ตัวอย่างโครงสร้างสายพานโค้งรุ่น 500 B ที่ทำเสร็จเรียบร้อยแล้ว

ตัวอย่างสายพานโค้งรุ่น 500 B ที่ทำเสร็จเรียบร้อยแล้ว

       ตัวอย่างสายพานโค้งรุ่น 500 B ที่ทำเสร็จเรียบร้อยแล้ว

ความในใจของทีมงานคอนเวเยอร์ไกด์

     เป็นความตั้งใจของทีมงานที่จะไม่นำเสนอเรื่องที่คนอื่นจัดให้มากอยู่แล้วเช่น เรื่องแคตตาล็อก(Catalog) ต่างๆ แต่เราจะนำเสนอเรื่องราวความรู้ในแง่มุมของหลักการ(Principle)และเหตุผล(Reasons)ว่าจะต้องทำยังไง(How)และทำไม(Why)จะต้องทำอย่างนั้น ซึ่งเป็นเรื่องที่หาข้อมูลได้ยากพอสมควร แม้แต่ในตำราก็ไม่เคยบอกไว้ และก็ไม่มีใครเขาอยากจะบอกกัน หรือ ดังนั้นเนื้อหาบางเรื่องจึงเป็นเรื่องที่ผ่านการลงพื้นที่จริงของทีมงานแล้วนำมาวิเคราะห์บอกกล่าวผู้อ่านกันเอง

ลองถามมาเลยครับถ้าเป็นเรื่องสายพานลำเลียง (Conveyor Belt) ไม่ว่าจะเป็นสายพานยางดำ (Rubber Belt), สายพานกระพ้อ (Elevator Belt)  สายพานพลาสติกโมดูลาร์ (Modular Belt)  สายพาน PVC BELT , PU BELT,สายพานท็อปเชน(Flat Top Chain) ทีมงานวิศวกรจาก จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย มหาวิทยาลัยขอนแก่น และสถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือที่มีเบื้องหลังและประสบการณ์การทำงานด้านระบบสายพานลำเลียงทั้งระบบสายพานลำเลียงทั้งขนาดใหญ่(Heavy Duty)ที่และขนาดเบา(Light Duty) ร่วมกันแบ่งปันความรู้กับท่านผู้อ่านผ่าน website นี้

ยินดีแชร์กันทุกแง่มุม ตั้งแต่ การออกแบบ การผลิต การเลือก การเก็บรักษา การบำรุงรักษา การซ่อมแซม การต่อสายพาน การใช้งาน การ Modifyมีของเท่าไหร่ปล่อยหมด ไม่มีกั๊ก ไม่มีดึง ไม่มีเม้ม เปิดๆกันไปเลย เราบริการ ดัง MOTTO “ บอกทุกเรื่อง...ที่คนอื่นไม่อยากให้คุณรู้ “เสิร์ฟข่าวสาร อาหารสมอง” อย่างจุใจจริงๆ “ตอบโจทย์เฉพาะเรื่อง....ครบเครื่องเรื่องสายพาน”

สนใจสอบถามได้ที่

    ID LINE : @cg1356 (ตอบเร็วมาก)

    E-mail : info@conveyorguide.co.th 

    Tel : 090-907-6077 , 02-992-1025  , 083-131-8644