انتخاب تسمه انتقال نیروی مناسب

تسمه‌ها، المان‌هایی مکانیکی هستند که برای انتقال نیرو بدون تغییر فاز استفاده می‌شوند. در واقع حلقه‌ای تکرارشونده از متریالی انعطاف‌پذیر هستند که برای اتصال مکانیکی چندین محور چرخشی (شفت) و عموما به شکل موازی مورد استفاده قرار می‌گیرند. می‌توان از تسمه‌ها به عنوان المان انتقال استفاده کرد تا به شکل کارآمد، قدرت، نیرو یا حرکت را انتقال داد.

چطور یک تسمه انتقال نیرو انتخاب کنیم؟

برای این که انتخابی درست داشته باشید، ابتدا باید نوع مقطع و ابعاد تسمه مورد نظر را بدانید. در این راهنما در مورد انواع مختلف موجود در بازار صحبت می‌کنیم و مزایا و معایب هر یک را بررسی می‌کنیم.

تسمه انتقال نیرو MEGADYNE

نوع تسمه‌ای که انتخاب می‌کنید، باید با نوع کاربرد شما منطبق باشد:

٭ گشتاوری که باید منتقل شود.

٭ سرعت چرخشی.

٭ فاصله مرکز.

٭ نرخ کاهش.

٭ شرایط دما و روغن کاری.

چرا تسمه‌ی تخت (Flat) انتخاب کنیم؟

مثل هر سیستم تسمه انتقال نیرویی، تسمه تخت این امکان را فراهم می‌کند که نیروی مکانیکی از یک قرقره به یک قرقره‌ی دیگر منتقل شود. تسمه‌های تخت بهره‌وری مطلوب ۹۸ درصد را ارائه می‌کنند، اما برای بارهای سبک‌تر مناسب‌تر هستند. وقتی که سیستم محرک هم‌راستا شود، تسمه‌های تخت می‌توانند توسط قرقره‌های منحنی، در مرکز قرار گیرند. این نوع تسمه در بسیاری از حوزه‌های انتقال نیرو کاربرد دارد.

مزایای تسمه تخت:

تسمه تخت Forbo Siegling

٭ وقتی که قرقره‌ها بزرگ باشند، می‌توان از تسمه‌های تخت استفاده کرد تا قدرت بالاتر با سرعت بالاتر (تا سقف ۳۷۳ کیلووات، سرعت ۵۱ متر بر ثانیه) فراهم شود.

٭ بهره‌وری بالاتر نسبت به تسمه‌های وی (V-belt)، بیش از ۹۸ درصد.

٭ عمر مفید بیشتر از تسمه‌های وی.

٭ عملکرد بسیار کم صدا.

٭ امکان فاصله از مرکز بالا.

معایب تسمه تخت:

٭ خطر جا به جایی اشتباه قرقره.

٭ نیازمند ولتاژ بالا.

٭ اگر بارها سنگین باشند، ممکن است روی سطح قرقره سُر بخورد.

بیشتر تسمه‌های تخت از جنس لاستیک یا پلیمر مصنوعی ساخته می‌شوند. عموما در دو طرف آن‌ها نوارهایی وجود دارد که با منگنه یا جوشکاری بهم متصل شده‌اند. همچنین تسمه‌های تخت «بدون پایان» یا «یکدست» هم وجود دارد که به شکل یک تکه ساخته و تولید می‌شوند.

چرا تسمه وی (V-belt) انتخاب کنیم؟

این نوع تسمه، رایج‌ترین نوع تسمه برای انتقال نیرو است. در یک سطح یکسان کشش، این نوع تسمه، نیروی بیشتری نسبت به تسمه تخت منتقل می‌کند. به طور مثال تسمه وی در درایوهایی با سرعت متغیر استفاده می‌شود. تسمه وی ترکیبی از بهترین انقباض، سرعت، بار یاتاقان و عمر مفید را ارائه می‌کند.

تسمه وی Timken Belts

مزایای تسمه وی:

٭ قطع V-شکل این نوع تسمه، متناسب با شیاری در قرقره است و در نتیجه اجازه نمی‌دهد که تسمه سُر بخورد و انتقال گشتاور را بهبود می‌بخشد.

٭ نسبت به تسمه تخت پهنای کمتری دارد و در نتیجه فضای کمتری را اشغال می‌کند.

٭ نیاز نیست به اندازه‌ی تسمه تخت محکم بسته شود.

٭ بازه‌ی مطلوب سرعت بین ۳۰۰ تا ۲۱۳۰ متر در دقیقه است.

٭ برای نیازمندی‌های بالاتر نیرو، می‌توان دو یا چندین تسمه وی را کنار هم قرار داد که به این چیدمان «درایو چند تسمه» (multiple belt drive) گفته می‌شود.

به تسمه‌های وی تسمه‌های ذوزنقه‌ای نیز گفته می‌شود  و از جنس لاستیک یا پلیمر تقویت نشده تولید می‌شوند یا ممکن است در لاستیک یا پلیمر، برای تقویت و محکم‌سازی تسمه، الیاف اضافه شود. این الیاف معمولا از جنس پارچه (همچون پنبه)، پلی‌آمید (همچون نایلون)، پلی‌استر، یا برای استحکام بیشتر، فولاد یا آرامید (همچون کولار) هستند.

اگر تسمه‌ی بدون درز پاسخگوی نیازمندی‌های یک کاربرد نباشد، می‌توان از تسمه‌های وی بند بند استفاده کرد. اکثر مدل‌ها، قدرت و سرعتی برابر با مدل‌های بدون پایان در همان ابعاد دارند و نیازمند قرقره‌های خاصی برای کار نیستند. نصب آن‌ها ساده است و نسبت به تسمه‌های لاستیکی، مقاومت بالاتری نسبت به مسائل محیطی دارند. همچنین اگر بخواهید محل اتصال را حذف کنید، از نظر طول قابل تنظیم هستند.

چرا از تسمه‌ی شیاری استفاده کنیم؟

به این نوع تسمه، تسمه شیاری (یا آجردار یا ribbed) گفته می‌شود و همان طور که از اسم آن مشخص است، در طول این نوع تسمه، شیارها و لبه‌هایی وجود دارد که باعث می‌شود سطح تماس بین قرقره و تسمه به شدت بیشتر شود. عملکرد آن به این شکل است که بخش شیاردار تسمه به قرقره می‌چسبد. ساختار یک‌تکه‌ی این نوع تسمه، این امکان را فراهم می‌کند که توزیع تنش تسمه روی سطح تماس قرقره به شکل همگن صورت بگیرد.

تسمه شیاری HUTCHINSON

مزایای تسمه شیاری:

٭ بازه‌ی گسترده‌ی توان (صفر تا ۶۰۰ کیلووات).

٭ قابل اطمینان با طول عمر بالا.

٭ امکان نرخ انتقال بالا.

٭ کشش و تنش پایدار.

٭ انتقال بی‌صدا.

تسمه‌های شیاری به عنوان تسمه‌های محرک در اتومبیل‌ها استفاده می‌شوند. همچنین برای دستگاه‌های برقی خانگی بزرگ نیز کاربرد دارند (همچون ماشین لباسشویی، خشکشویی و …) و همین طور در میکسرهای بتن، کمپرسورها، چمن‌زن‌ها و غیره.

چرا از تسمه سنکرون شیاردار استفاده کنیم؟

تسمه‌های سنکرون، شیاردار هستند. یک کاربرد این تسمه‌ها، درایو کردن میل سوپاپ یا انتقال ثانویه برخی موتورسیکلت‌هاست. همچنین در بسیاری از ماشین‌های صنعتی یا کشاورزی کاربرد دارند. تسمه‌های سنکرون برای پیشگیری از هرگونه تغییر فاز، حیاتی است. یک تسمه که شیاردار نباشد، همیشه به خاطر قابلیت ارتجاعی خود، شیفت می‌کند؛ حتی اگر بسیار محکم بسته شده باشد.

تسمه شیاردار Tempo

تسمه‌های پلی‌اورتان در برابر روغن، اوزون، لرزش و دمای پایین، مقاوم‌تر از تسمه‌های نئوپرین هستند. همچنین تسمه‌های پلی‌اورتان نسبت به تسمه‌های نئوپرین، می‌توانند نیروی بیشتر و گشتاور بالاتری را انتقال دهند.

مزایای تسمه سنکرون:

٭ هماهنگی و هم زمان بودن سیستم و انتقال حرکت بدون سُر خوردن را تضمین می‌کنند.

٭ از آن جایی که انتقال نیرو با عملکرد چرخ‌دنده محقق می‌شود، برخلاف انواع دیگر تسمه‌ها، این نوع تسمه می‌تواند سرعت پایین را تحمل کند و نیازمند کشش ابتدایی پایین است.

مزایای سیستم تسمه‌ای چیست؟

در مقایسه با دیگر سیستم‌های انتقال (چرخ‌دنده، زنجیر و …)، تسمه‌ها مزایای زیادی دارند:

٭ نصب و نگهداری آسان.

٭ هزینه‌ی نصب کلی کمتر.

٭ هزینه‌های نگهداری پایین.

٭ وقتی فاصله بین شفت‌ها بسیار بزرگ باشد، سیستم تسمه‌ای مقرون به صرفه‌ترین انتخاب است

٭ انعطاف پذیرتر.

٭ ساکت‌تر.

٭ نیازمند روغن‌کاری نیست.

٭ نیازمند شفت موازی نیست.

٭ عملکرد کلاچ با رها کردن تنش تسمه فعال می‌شود.

٭ محافظت در برابر اضافه بار (اورلود) و انسداد.

٭ بهره‌وری از ۹۵ تا ۹۸ درصد.

٭ عمر مفید ماشین بیشتر می‌شود چون نوسان بار جذب می‌شود.

معایب سیستم تسمه‌ای؟

در مقایسه با دیگر سیستم‌های انتقال، تسمه‌ها معایبی دارند:

٭ انتقال نیرو با تسمه محدود به ۳۷۰ کیلووات است که در نتیجه گرمای جمع شده افزایش پیدا می‌کند.

٭ سیستم‌های تسمه‌ای عموما بار زیادی را به شفت‌ها و یاتاقان‌ها وارد می‌کنند.

٭ برای جبران استهلاک و کشش، تسمه‌ها همچنین نیازمند یک قرقره‌ی انحراف یا تنظیم فاصله مرکز هستند.

٭ نیاز به محکم کردن دارند.

٭ نرخ سرعت بر اساس میزان لغزش تسمه متغیر است.

٭ سرعت محدود دارند، حدود ۳۵ متر بر ثانیه.

٭ سرعت زاویه‌ای سیستم تسمه‌ای ثابت نیست.

٭ اگر خراب شوند یا از کار بیفتند، قابل تعمیر نیستند و باید تعویض شوند.

٭ اگر در معرض روغن و مواد شیمیایی قرار بگیرند، فرسوده می‌شوند.

٭ عموما دمای عملیاتی از -۳۵ تا ۸۵ درجه سلسیوس است.

٭ جمع و جور نیستند.

کاربردهای تسمه انتقال نیرو؟

یکی از مشهورترین کاربردهای تسمه در صنعت خودروسازی است: خودروها یک تسمه شیاری (تسمه تایم) دارند که حرکات قطعات اصلی موتور ماشین (سوپاپ و پیستون‌ها) را در فازهای مختلف عملیاتی موتور، هماهنگ‌سازی می‌کند. یک سیستم تسمه‌ای شیاری، چندین قطعه داخلی را درایو می‌کند: دینام، پمپ فرمان خودکار، پمپ آب و غیره. در صنعت حمل و نقل، همچنین دوچرخه و موتورسیکلت نیز قابل ذکر است. تسمه‌ها همچنین کاربردی وسیع در موارد صنعتی مرتبط با انتقال حرکت یا نیرو دارند، به خصوص در کانوایرها و تسمه نقاله.

بیشتر بخوانید: انتخاب دریل مناسب

بیشتر بخوانید: انتخاب فلومتر ( دبی سنج) مناسب