تسمه

تسمه فولی چیست ؟انواع  آن کدام است؟

تسمه (belt) یک حلقه از مواد انعطاف پذیر است که برای اتصال مکانیکی دو یا چند شفت دوار مورد استفاده قرار می گیرد.تسمه ممکن است که به عنوان یک منبع حرکت برای تاثیر انتقال قدرت ویا دنبال کردن حرکت نسبی استفاده می شود.تسمه روی حلقه های پولی قرار می گیرد.

در یک سیستم دارای دو پولی (قرقره) ، تسمه هم میتواند پولی ها را در یک مسیر مشخص حرکت دهد و هم می تواند طوری حرکت کند که جهت شفت خلاف جهت آن باشد.

به عنوان یک منبع حرکت، تسمه نقاله دارای کاربردی است که در آن  تسمه طوری تطبیق داده شده است که به طور مداوم بار بین دو  نقطه را تحمل کند

تسمه ارزانترین ابزار برای انتقال قدرت بین شفت  است. انتقال قدرت با طراحی های خاص بین تسمه و پولی به دست می آید

تقاضا بر روی حرکت انتقال قدرت تسمه ها بسیار زیاد است که این خود منجر به تغییرات بسیاری در آن می شود . حرکت آن ها به آرامی و با سرو صدای کم می باشد و بالشتک موتور و یاتاقان نسبت به تغییرات بار مقابله می کنند اگر چه با قدرت کمتری  نسبت به چرخدنده ها وزنجیرها عمل می کند. با این حال پیشرفت در مهندسی تسمه اجازه استفاده از تسمه ها را در سیستم هایی که سابقا از چرخدنده و زنجیر استفاده می کردند ، می دهد.

انتقال قدرت بین تسمه و پولی با عنوانی متفاوت از تنش و سرعت تسمه بیان شده است.

که انتقال قدرت را میتوان از فرمول زیر محاسبه کرد:

که: T1 , T2    تنش در سمت های شل و سفت تسمه، v  سرعت و P   مقدار انتقال قدرت

P=(T1-T2)v

ارتباط تنش ها برابر است با:

T1  / T2=eµα

که: µ ضریب اصطکاک و α زاویه سطح تماس با مرکز پولی است.

انواع تسمه ها

تسمه ها  دارای انواع مختلفی می باشد که به معرفی چند مورد از آنها می پردازیم:

تسمه تخت ( Flat belts )

این تسمه ها به طور گسترده در قرن های 19 و اوایل قرن 20 کاربرد بسیاری داشته که برای انتقال قدرت در کارخانه ها استفاده می شده. کاربرد آن ها در مزارع و معادن و …. از قبیل کارخانه های چوب بری، خرمن کوب نوار نقاله و …. می باشد.

این تسمه  می تواند  قدرت های بالا را در سرعت های بالا تحویل  دهد.(500 اسب بخار در سرعت 10000 فوت بر دقیقه ، که در مورد تسمه های بزرگ صدق می کند)

این محرک های بزرگ نیاز به فشاربسیار زیادی دارد ، که منجر به بارهای قوی می شودو برای سیستم های بسته کاربرد چندانی ندارد.

جنس تسمه تخت از چرم ، پارچه و یا لاستیک ،پلیمر است.

تسمه گرد (round belts)

تسمه هایی با سطح مقطع دایره ای شکل هستند و  برای اجرا در پولی هایی با شیارهای  v شکل با زایه 60 درجه طراحی شده اند.

این شیارهای گرد زمانی مناسب هستند که چرخ پولی های گرد به سمت تسمه ها راهنمایی شده باشند و یا وقتی مورد استفاده قرار می گیرند که تسمه های  نوع”حلقه  (o-ring)  ” وجود داشته باشد.

شیار های V  شکل  گشتاور را از طریق گوه  انتقال می دهند بنابراین اصطکاک افزایش می یابد با این وجود تسمه های گرد فقط در موقعیت هایی که گشتاور نسبتا پایینی داریم استفاده می شود.

این تسمه در طول ها و اندازه های مختلف تولید می شود که برای اتصال  این تسمه از یک جز اصلی یا اتصال فلزی و یا جوش استفاده می شود.

تسمه ذوزنقه ای (v-belts)

این تسمه که هم به عنوان تسمه v و هم به عنوان طناب گوه شناخته می شود به طور کلی بدون محدودیت و سطح مقطع آنها ذوزنقه ای شکل است ومشکل های از جمله لغزش و هم ترازی را حل می کند.

تسمه های ذوزنقه ای بهترین ترکیب از دو کشش، سرعت حرکت بار یاتاقان ها و عمر طولانی را فراهم می کند که به خاطر فاصله مرکزیشان نسبت به تسمه های تخت پر کاربردترند. فاصله مرکز مورد نظر بزرگتر از بزرگترین قطر پولی است اما کمتر از 3 برابر مجموع هر دو پولی می باشد و محدوده سرعت مطلوب این تسمه 1000-7000 ft/min   می باشد.

این تسمه ها به خاطر ضخامت بزرگترشان نسبت به تسمه های تخت ، نیاز به پولی های بزرگتری دارند و دارای طول های قابل تنظیم  با قابلیت جداسازی قطعات و متعلقات در هنگام لزوم می باشد.

برای بدست آوردن قدرت بالای مورد نیاز 2 یا چند تسمه ذوزنقه ای را در آرایشی به نام multi-v  در کنار یکدیگر به هم متصل می کنند که در خوشه های چند شیار قابل اجرا می باشند.

تسمه چند شیار (multi-groove belts)

این تسمه که به polygroove  نیز معروف است معمولا از 5 یا 6 تسمه V شکل در کنار یکدیگر ساخنه می شود به همین خاطر برای همان سطح دیسک ، تسمه نازکتری  نسبت به ذوزنقه ای به ما می دهد که این دلیل انعطاف پذیر بودن تسمه می باشد اگرچه اغلب پهن تر است که این انعطاف پذیری باعث افزایش بهره وری می شود.

خم شدن مداوم تسمه ، انرژی کمتری را در اصطکاک داخلی  به هدر می دهد.این افزایش بهره وری در عمل به دلیل کاهش اثرات حرارت بر روی تسمه است.تسمه به مدت طولانی تری به صورت خنک تر در سرویس عمل می کند

این توانایی درخم شدن ،به طراحان اجازه می دهد که مسیر را به صورت یک مجموعه و یا به صورت مارپیچی طراحی کنند.این خصوصیت  می تواند به طراحی یک موتور محکم که در آن لوازم جانبی خیلی نزدیک به بلوک موتور نصب شده و نیازی به ارائه تنظیمات تنیدگی نمی باشد، کمک کند. کل این تسمه  ممکن است به وسیله یک زنجیر پولی تنیده شود.

تسمه آجدار (ribbed belt)

تسمه آجدار ، تسمه انتقال قدرت است که  شامل شیارهای طولانی می باشد وعمل تماس بین دنده تسمه و شیار پولی را انجام می دهد. این تسمه دارای یک ساختار تک قطعه ای است که این ساختار برای توزیع یکنواخت تنش در سراسر عرض پولی  در جایی که تسمه در حال  تماس است ،ارائه شده است.

تسمه آجدار دارای محدوده قدرت تا KW    600 بوده، با نسبت سرعت بالا، دارای حرکت مارپیچی شکل ، طول عمر بالا، پایداری و یکنواختی در تنش دیسک است و باعث کاهش ارتعاش می شود.

این تسمه در کمپرسور،دوچرخه تناسب اندام،ماشین آلات کشاورزی، میکسر مواد غذایی، ماشین لباسشویی ، ماشین چمن زنی و…استفاد می شود.

تسمه تایمینگ (timing belts)

این تسمه که با نام های دیگری از جمله دندانه دار، بی نظیر و تسمه همزمان ، شناخته می شود یک تسمه انتقال مثبت است که می تواندحرکت نسبی داشته باشد. این تسمه دارای دندانه می باشد که آنرا با پولی دندانه دار مناسب تطبیق می دهند تا هنگامی که به درستی تنیده شد دیگر بعد از ان هیچ لغزشی نداشته باشد ودر سرعت ثابت عمل  کند واغلب برای انتقال حرکت مستقیم در نمایه سازی و اهداف زمان بندی استفاده می شود.

تسمه تایمینگ اغلب به جای زنجیر و چرخدنده ها استفاده می شود به طوری که سر و صدای کمتری تولید می کند و احتیاجی به روغن کاری ندارد.

میل بادامک خودرو، سیستم های زمان بندی کوچک و موتور های استپر  اغلبا از این تسمه ها استفاده می کنند.

تسمه تایمینگ ها احتیاج به کمترین تنش دارند واز جمله کارآمدترین تسمه ها هستند.این تسمه ها می توانند تا 200 اسب بخار (150 KW) در سرعت  16000 Ft/min  را تحمل کنند.

این تسمه ها با طراحی  دندانه های مارپیچی موجود هستند که این نوع طراحی  باعث می شود که دندانه ها به تدریج درگیر شوند که به همین دلیل کارآمدتر و دارای انتقال قدرت تا  98%  است و دارای سر وصدا  کمتری نیز می باشد.

معیار های انتخاب تسمه

محرک های تسمه بر اساس معیارهای زیر ساخته می شوند:

1-سرعت و قدرت بین  محرک و محور

2-فاصله مناسب بین شفت ها

3-شرایط عملیاتی مناسب

معادله قدرت از فرمول زیر محاسبه می شود:

(2π radian)×(rpm) / (60 sec × 1000 W) )  ×  گشتاور  (Nm)= قدرت  (KW)

عوامل تنظیم قدرت تسمه عبارتند از: نسبت سرعت، فاصله شفت، نوع واحد محرک (موتور الکتریکی،موتور احتراق داخلی)، محیط خدمات(روغنی،مرطوب،گردوخاکی)، محور بارهای واحد(تشنجی،کمک فنر، معکوس شده) وتنظیمات تسمه-پولی(باز،عبوری،تبدیل)

اصطکاک تسمه

اصطکاک تسمه  (belt friction) انتقال قدرت تابعی از تنس تسمه است با این حال با افزایش تنش، بار، روی تسمه و یاتاقان است.

یک تسمه ایده آل تسمه ای است که کمترین تنش را داشته باشد و در فشار بار های بالا لغزشی نداشته باشد

تنش تسمه باید با نوع تسمه،اندازه،سرعت و قطر پولی تنظیم شود.

تنش تسمه با اندازه گیری نیرویی که تسمه را منحرف می کند و با یک فاصله داده شده در هر اینچ از قطر پولی،تعیین می شود.

در کاپوت را باز کنید و بر روی تسمه دینام خود کمی آب اسپری کنید. اگر در این حالت صدای جیرجیر تسمه قطع شد، تمام فولی‌های مرتبط سالم هستند؛ اما اگر باز هم صدای آزاردهنده جیرجیر به گوشتان رسید، مطمئن باشید یکی از فولی‌ها دچار خرابی شده است و باید تعویض شود. در اغلب موارد دلیل اصلی سر و صدا، خرابی یاتاقان فولی‌ها است. اما بهتر است دیگر اجزا نیز بررسی شوند.

تنظیم نبودن میزان سفتی تسمه:

مانند قبل در کاپوت را باز کنید و بر روی تسمه دینام خود مقداری آب اسپری کنید. اگر صدای جیرجیر تسمه از حد قبل بیشتر شد، به این معنا است که تسمه دینام یا خیلی سفت بسته شده است یا بسیار ناپایدار یا بهتر بگوییم شل می‌باشد. در این حالت یا تسمه سفت کن زیر دینام خراب شده است یا خود تسمه دچار پوسیدگی و تغییر فرم شده است. خیلی وقت‌ها تسمه سفت کن با کمی تمیزکاری درست می‌شود اما بهتر است برای اطمینان از سلامت کل مکانیزم، آن را تعویض کنید. تعویض تسمه سفت کن زمان‌بر نیست و خیلی سریع انجام می‌شود؛ اما بهتر است توسط متخصص انجام شود تا میزان سفت بودن ساختار تسمه دور مدار به خوبی تنظیم شود. اگر هم خود تسمه دچار پوسیدگی یا تغییر فرم شده بود، همانطور که در بالا توضیح دادیم عمل کنید و آن را با نمونه جدید تعویض کنید.

تراز نبودن فولی‌ها:

تراز نبودن فولی‌ها عمده‌ترین دلیل صدای جیرجیر تسمه دینام خودرو‌ها می‌باشد. در این حالت بهتر است فولی‌ها توسط متخصص از روی سیستم جدا شوند و بعد از تمیز‌کاری و روغن‌کاری‌های مناسب، از اول بر روی مدار قرار گیرند. در نظر بگیرد که اگر شیار‌های فولی‌ها دچار تغییر فرم شده باشند، حتما آن‌ها را با نمونه سالم و مناسب عوض کنید، زیرا ممکن است هم تسمه و جهت یاتاقان فولی را از حالت تراز خارج کند.