mac design ch 12 flex trans

การออกแบบเครื่องจักรกล (Machine Design), อ.เอกพจน ตันตราภิวัฒน, ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกลาเจาคุณทหารลาดกระบัง 1

การออกแบบเครือ่งจักรกล

( Machine Design )

เอกพจน ตันตราภิวัฒน

บทที่ 12 อปุกรณสงกําลังแบบออน

(Flexible Mechanical Transmission Components)


อุปกรณสงกําลังกลแบบออน (ใหตัวได)

Flexible Mechanical Elements

เปนอุปกรณสําหรับเชื่อมตอ และสงถายกําลังโดยตัวอุปกรณสามารถ

ใหตัว หรือปรับโคงงอได

โดยทั่วไปที่นิยมใชประกอบดวย

•Belts

•Roller Chains

•Wire Ropes

•Flexible Shafts


สายพาน (Belts)

มีหลากหลายชนิดซึ่งมคีณุลักษณะและการใชงานที่แตกตางกัน บางแบบตอง

ใชการเชื่อมตอเปนวง บางชนิดจะเปนขนาดสําเร็จจากโรงงานผูผลิต ไม

สามารถเลือกความยาวได ชนิดของสายพานที่นิยมใชทั่วไปไดแก


รูปทรง และหนาตัดสายพาน

• ในแตละชนิดของสายพานยังมีชนิดแยกยอยขึ้นอยูกับคุณสมบัติ

พิเศษที่ตองการเชน เพิ่มพื้นที่สัมผัส เพิ่มความออนตัวของ

สายพาน


รูปแบบทั่วไปในการสงกาํลังดวยสายพาน

• Open Drive

• Cross Drive

• Friction Enhance

• Twist


การสงกาํลังแบบอื่นๆนอกจากจะสงถายกําลังโดยทั่วไปแลวยังมีการใชสายพานใน

ลักษณะพิเศษที่เกี่ยวของกับการสงถายกาํลังคือ

– ตดัตอการสงถายกําลังคลายกับการใชคลัช

– ปรับเปลี่ยนอัตราทดแบบตอเนื่อง และแบบเปนขั้นบันได


การวิเคราะหสายพานขับแบบ Open Drive

รูปแบบงายที่สุด และนิยมใชในการสงกําลังดวยสายพาน คือ

แบบ open drive ดังแสดงในรูป


การวิเคราะหสายพานขับแบบ Cross Drive

สําหรับการสงกําลังดวยสายพาน โดยใหมีทิศทางการหมุนของ

พูลเลสวนทางกันอาจทําไดโดยใช Cross Drive ดังแสดงในรูป


การวิเคราะหแรงบนสายพาน

• สมมุติวาแรงเสียดทานระหวางสายพาน และ

พูลเลแปรผันโดยตรงกับแรงดันหรือแรงตึงของ

สายพานจะได

• โดยที่แรง

• จะไดแรงตึงดานขับ และดานสง


การวิเคราะหแรงบนสายพาน (ตอ)• แรงตึงเริม่ตนบนสายพานกําหนดโดย

• แรงตึงเริม่ตนจะตองมากเพียงพอให

สามารถสงผานกําลังเทากับ 2*T/D ได

• ในกรณทีี่เปนสายพานขนาดใหญ

น้ําหนักของสายพานสามารถคดิเปน

แรงตึงเริม่ตนไดโดย


การวิเคราะหการสงกําลังของสายพานแบน

• กําลังงานที่สายพานแบนสงไดคอื

• ทั้งนี้คาความตงึบนสายพานที่ควรใชจะตองมี

การปรบัเปลี่ยนตามขนาดของพูลเลย และ

ความเรว็ที่ใชโดย Cp และ Cv

VFFP )( 21 −=

ตารางหาคา pulley correction factor Cp

กราฟหาคา speed correction factor Cv


ตัวอยางการวเิคราะหสายพานแบบแบบ open drive


ตัวอยางการวิเคราะหสายพานแบบแบบ open drive (ตอ)


ตัวอยางการออกแบบสายพานแบน


ตัวอยางการออกแบบสายพานแบน (ตอ)


สายพานรูปตวัวี V-Belts

• เปนสายพานสําเร็จ (ไมตองตอ)ซึ่งมีหนาตัดรูปตัววี ทําใหเพิ่มแรง

กดโดยอาศัยหลักการของลิ่ม มีหนาตัดที่นิยมแบงตามขนาด ไดแก

ชนิด A, B, C, D และ E

• นิยมใชในเครื่องจักรกลทั่วไปที่มีการสงกําลังไมสูงมากนัก แต

สามารถเพิ่มจํานวนเสนเพื่อเพิ่มความสามารถในการสงกําลัง


ตัวอยางขนาด และหนาตัดของ V-Belt


การวิเคราะห และเลือกใชสายพานรูปตัววี• ขนาดความยาวพิท และระยะระหวาง pulley หาไดจาก

• ในการเลือกสายพานใหเลือกความยาวพิท Lp= L+Lc โดย Lc เปนคาที่บวกเขาไปกับความยาวเสนรอบวงในของสายพานหาไดจากตาราง

• การเลือกสายพาน– หาคา V, Lp, C, φ, และ exp(0.5123φ)– หาคา Hd , Ha , และ Nb จาก Hd /Ha แลวปดคาขึ้น– หาคา Fc, F, F1, F2, และ Fi , แลวตรวจสอบ nf s

– หาอายุของสายพาน


การวิเคราะหแรงตึงบนสายพานตัววี

( )

( )DKFFFT

dKFFFT

bb

bb

+=+=

+=+=

1212

1111

แรงจากแรงหนศีูนย

แรงดานตึง


การวิเคราะหการสงกําลังของสายพานตัววี

• คากําลังงานที่อนุญาต

– Ha = allowable power, per belt, จากตาราง 17–12

– K1 = angle-of-wrap correction factor, จากตาราง 17–13

– K2 = belt length correction factor, จากตาราง 17–14

• คากําลังงานที่ออกแบบ

• หาอายุการใชงานเปนรอบ

• อายุการใชงานเปนชั่วโมง


ตัวอยางตารางคุณสมบตัสิายพานตัววี

คา power ratingคา Angle Contact

Correction Factor K1


ตัวอยางตารางคุณสมบตัสิายพานตัววี

คาตัวแปรความทนทาน คา Belt Length Correction Factor K2

คา Service

Factor Ks


ตัวอยางการวิเคราะหสายพานตัววี


ตัวอยางการวิเคราะหสายพานตัววี (ตอ)


สายพาน Timing Belt

• เปนสายพานสําเร็จคลายกับสายพานรูปตัววี

• มีฟนสําหรับปองกันการเลื่อนหรอืสลิป

• ตัวพูลเลยตองมีฟนรองรับสายพานพอดี


โซสงกําลัง (Roller Chain)

• สามารถใชงานที่ความยาวได

หลากหลาย

• มีความแข็งแรงสูง

• ประสิทธิภาพการสงกําลังดีพอควร

• ใชในงานที่เกี่ยวของกับอุณหภูมิสูง

ได (สายพานใชไมได)

• ทํางานที่ความเร็วต่ําถึงปานกลาง


โซ และเฟองโซ (Sprocket)

• เสนผาศูนยกลางพิทคือ

• ความเรว็ของโซ(เฉลี่ยทั้งเสน)คอื

• เนื่องจากลักษณะการขบกันของเฟองโซเมื่อหมุน

ดวยความเร็วรอบคงทีจ่ะทําใหความเร็วของโซที่

เขาออกแตละขอเปลี่ยนไปโดยมคีวามเร็วสูงสุด

และต่ําสุดคอื

• ความเรว็ที่เปลี่ยนไปขึ้นอยูกับจํานวนฟนของเฟอง

โซ


การออกแบบ และเลือกใชโซ

• อัตราการเปลี่ยนแปลงความเร็วของโซหาไดจาก

• คากําลังงานที่สงไดพิจารณาจากสองกรณีคือจํากัดจากตัว

Link Plate และตัว Roller

5.11

8.05.11

2

)07.03(9.01

08.111

1000

004.0

npNKH

pnNH

r

p

=

= − Link Plate Limit

Roller Limit


การออกแบบ และเลือกใชโซ (ตอ)

• คาประมาณความยาวโซ (เปนจํานวนเทาของระยะ pitch) สามารถหาไดจาก

• ระยะระหวางเฟองโซสองตัวคอื

• การใชงานโซจะจํากัดความเร็วเนื่องจากการควบกันของแกนโซและลูกกลิ้งโดย

– แรง F ในทีน่ีค้ือแรงตึงของโซมหีนวยเปนปอรน (หนวยอังกฤษ)

pLNNA

NNAApC

pCNNNN

pC

pL

−+

=

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

−+−=

−+

++=

2

28

4

/4)(

22

12

2122

2

21221

π

π


การคํานวณการสงกาํลังของโซ• การประมาณความสามารถในการสงกําลังของโซหาไดจาก

• ความสามารถในการสงกําลังในการออกแบบ


ตัวอยางตารางมาตรฐานโซ AISI


ตัวอยางการวิเคราะหเลอืกใชเฟองโซ


ตัวอยางการวิเคราะหเลอืกใชเฟองโซ (ตอ)


ลวดสลิง (Wire Rope)

• เปนชิ้นสวนที่ใชแพรหลาย ซึ่งการวิเคราะหสามารถทําไดโดย

ใชพื้นฐาน Mechanics ได

• ภาระเสมือนที่คํานวณจากการพิจารณาการดัดโคงของ

ลวดสลิงบนรอกคือ

– สังเกตวา Er คือคา Young’s Modulus ของสลิงทั้งเสนไมใช

เฉพาะลวดฝอย


ตัวอยางตารางคุณสมบตัลิวดสลงิ


ความแข็งแรง ในการออกแบบลวดสลิง

• เมื่อมีการดัดผานสวนโคงที่เล็กจนเกินไปจะทําใหลวดสูญเสียความแข็งแรง

• ในการออกแบบจริงควรตองคํานึงถึงภาระที่กอใหเกิดความลาดวย


คาความปลอดภัยในการออกแบบลวดสลิง

• คาความปลอดภัยในการใชลวดสลิงในงานตางๆมักมีคาสูงเพราะมักจะเกี่ยวของกับงานที่มีการใชภาระสูง และมีการเปลี่ยนแปลงที่คาดเดาไดยากบอยครั้ง

• ลวดสลิงจําเปนตองมีการตรวจสอบเปนระยะตามอายุการใชงาน


อุปกรณสงกาํลังแบบออนชนิดอื่นๆ

• Flexible Shafts

• Throttle Cables


แบบฝกหัด1.จากภาพขางลางเปนเครือ่งกวนผสมอาหารสตัว ทํางานดวยมอเตอรไฟฟาหมุนที่ความเรว็ 1450 rpm ขับเคลือ่นพูลเลย A มขีนาดเสนผาศูนยกลาง 150 mm สงกําลังไปยังพูลเลย B มขีนาดเสนผาศูนยกลาง 300 mm ติด้ตัง้หางกันระยะระหวางจุดศูนยกลางเทากับ 600 mm ในระหวางที่เครือ่งทํางานพบวาแรงตึงดานตึงของสายพานเทากับ 950N ในขณะทีแ่รงตงึดานหยอนมขีนาด 180N จงหาแรงบิด และกําลังของมอเตอร พรอมทั้งหาขนาดสัมประสิทธความเสียดทานของสายพานที่จะไมกอใหเกิดการ slip


แบบฝกหัด2. ในการสงกําลังดวยโซแบบ single ขนาด ANSI No.40 ระหวางเฟองโซตัวขบั

เคลือ่นที่มีจํานวนฟนเทากับ 15 ฟน หมุนดวยความเรว็ 775 rpm สงกําลังไปยังเฟองโซตัวตามมีจํานวนฟนเทากับ 58 ฟนจงคํานวนหา

– ระยะติด้ตัง้ระหวางเฟองโซทั้งสองตัวถากําหนดใหใชทั้งวงจํานวนขอทั้งหมด 80 ขอ

– แรงบิดสูงสุดที่ยอมใหมีไดทีเ่ฟองตัวสง และกําลังงานที่สงได

– ประมาณคาแรงตงับนโซที่เกิดขึ้นถาใชงานที่ 50 % ของกําลังงานสูงสุด

mac design ch 12 flex trans

Documents