การออกแบบสายพานโมดูล่าร์(How-To Design Modular Belt)

>> 7.1 การออกแบบสายพานโมดูล่าร์(How-To Design Modular Belt)

การออกแบบสายพานโมดูล่าร์

สิ่งที่ควรรู้เมื่อต้องออกแบบสายพาน Modular

1. รูปแบบ Application

2. คุณสมบัติของวัสดุ

3. เลือกความเร็ว

4. ดูลักษณะสิ่งแวดล้อม

5. ลักษณะ Load/Unload ของวัสดุ

ข้อมูลการออกแบบ (Design Selection Process)

1. ระบบสายพานเป็นแบบวิ่งตรง/วิ่งโค้ง

2. Lay Out

3. ความเร็วในการลำเลียง

4. คุณสมบัติวัสดุ เช่น ความหนาแน่น รูปร่าง ขนาด การกัดกร่อน อุณหภูมิ ความแข็ง

5. การลำเลียงมีการเปลี่ยน Process เช่น มีการเปลี่ยน ความร้อน การหล่อเย็น การล้างทำความสะอาด

6.ได้รับการรับรองด้านสุขอนามัย

7. รูปแบบ แรงที่กระทำต่อสายพาน

8. สภาพแวดล้อมในการทำงาน

9. รูปแบบการขับ

เมื่อต้องการคำนวณหาค่า Belt Pull ของสายพาน มีวิธีการดังนี้

สูตรการคำนวณค่า Belt Pull

BT = (((M+2W)*Fw) + Mp)*L + (M*H)

เมื่อ M = Product loading (kg/m2)

สูตรคำนวณหาค่า ADJUSTED BEIT PULL

ABP = BP*SF

เมื่อ BT = Belt Pull

SF = Service factor

Note : For Bi-Directional Pusher Conveyor

ABP = BP*SF*2.2

W = Belt weight, (kg/m2) (found on belt data page)

L = Length of conveyor (m)

H = Elevation change of conveyor (m)

Fw = Wear strip belt friction coefficient

Mp = Loading due to backed up product (kg/m2)

ค่า SF (Service Factor) และค่า T (Temperature Factor) ที่ใช้ในการคำนวณ

มาลองคำนวณหาค่า Belt Pull ดูหน่อย

สมมติเหตุการณ์ขึ้นมาเอง

มีลูกค้ารายหนึ่งต้องการให้ออกแบบสายพานที่มีระบบ Straight Running ที่ใช้ลำเลียงกล่องซึ่งให้ข้อมูลดังนี้

- น้ำหนักกล่อง 2 กิโลกรัม - กล่องที่มีพื้นที่ 0.3m x 0.3m

- สายพานกว้าง 400 mm - สายพานยาว 30 m

- เป็นสายพานแบบ Flat Top

ในการออกแบบครั้งนี้เราจะใช้วัสดุในการผลิตสายพานคือ Polypropylene (PP) มีค่า Belt Weight = 5.2 kg/m2 และมีค่า Fw ของ UHMW = 0.13

วิธีทำ BP = ( ( M + 2W ) * L

= ( ( 22.2 + 2 * 5.2 ) * 0.13 ) *30

= 127.14 kg/m

การเลือกขนาดมอเตอร์ให้เหมาะสมกับการใช้งาน

เมื่อหาค่า BP และ SF ต่อไปก็จะเป็นการหาค่า Allowable Belt Strenght ดังต่อไปนี้

ABS = BS*T*S

= 1155*0.95

= 1097.25 kg/m

ABP < ABS สามารถใช้งานได้

Power = ABP*B*V/6.12

= 178*0.41*5/16.2

= 174.5 WATTS

ข้อมูลจำเป็นที่ต้องใช้ในการคำนวณหาขนาดมอเตอร์

วัสดุที่ขนอะไร

ขนาดของ Package

ความหนาแน่นของวัตถุกี่ตัน/ลูกบาศก์เมตร

ปริมาณการขนถ่ายต้องการกี่ตัน/ชั่วโมง

Conveyor วางเอียงกี่องศาหรืออยู่ในแนวราบ

ต้องการใช้สายพานหน้ากว้างเท่าไร

ขั้นตอนการคำนวณหาขาดของมอเตอร์

STEP 1 : Determine the bake-up product load (Formula 1)

STEP 2 : Calculate belt pull (BP),(Formula 2)

STEP 3 : Adjusted Belt Pull ABP (Formula 3)

STEP 4 : Calculate the allowable strength ABS (Formula 4)

STEP 5 : Maximum spacing of drive sprockets

STEP 6 : Determine drive shaft deflection

STEP 7 : Drive shaft torque, T (Formula 9)

STEP 8 : Belt drive power (Formula 10)

STEP 9 : Determine drive motor power

Sample Problem

Condition in Unit metric

A beverage handle proposes to use Series 400 Raised Rib Polypropylene belting to carry steel can, weighing 122kg per square meter, on a conveyor which is 18.3 long and 1.2 wide. The belt will run wet on UHMW wear strips at a speed of 6 m per minute, frequent start under load are expected and the steel can will “Back-up” total of 15.2 m. The operating temperature is to 82 Celsius.

A 12 tooth, 198 mm. pitch diameter is preferred, and carbon steel shafts are acceptable.

กล่องข้อความ: เจอโจทย์มาแบบนี้นึกถึง 9 STEP ข้างบนเลย เจอโจทย์มาแบบนี้นึกถึง 9 STEP ข้างบนเลย

STEP 1 : หา Mp

Mp = M * Fp (percentage of belt area Back-up /100)

= 122 * 0.26 * 0.831

Mp = 26.4 kg/m^2

ค่า Fp ได้จากการเปิดหนังสือ (page 348)

Belt area Back-up is (15.2/18.3)*100

= 83.1%

STEP 2 : Calculate Belt Pull, BP

BP = ((M+2W)*Fw+Mp)*L+(M+H)

= ((122+(2*9.52))*0.11 +26.4)*18.3

BP = 767 kg/m of belt width

M = Product Loading (122 kg/m^2

W = Belt weight (9.52 kg/m^2)

L = Conveyor Length (18.3 m)

Mp = Backed-up Product Load (26.4 kg/m^2)

H = Elevation Change (Zero)

STEP 3 : Adjust Belt Pull, BP (Formula 2)

ABP*BP*SF

ABP = 767*1.2

ABP = 920 kg/m of Belt

The service factor,SF ,determine for “Table 6 (SF)”(page 349)

STEP 4 : Calculate the allowable belt strength (ABS)

ABS = BS*T*S

= 3,570*0.48*1.0

= 1,714 kg/m of belt width

*****ถ้าค่า ABS ที่หาได้มีค่ามากกว่า ABP แสดงว่าสามารถใช้งานได้

STEP 5 : Maximum Spacing of drive shaft sprockets

ABSU = (ABP/ABS)*100%

= (920/1714)*100%

= 54%

STEP 6 : Determine drive shaft deflection

W = Total Shaft Load Shaft determine

W = (ABS+Q)*B D = (5/384)*(W*(Ls)^3)/(E*I)

W = (920+29.11)*1.2 D = 1.50

W = 1,139 kg.

***ค่าตัวแปรต่างๆที่ไม่ได้แสดงให้ดูจะอยู่ในหนังสือซึ่งมีเป็นจำนวนมากไม่สามารถนำมาลงได้หมด

STEP 7 : Drive Shaft Torque

To = ABP*B*(P.D./2)

To = 920*1.2*(198/2)

To = 109,296 kg-mm

STEP 8 : Belt Drive Power

Belt Power = (ABP*B*V/6.12)

Belt Power = (920*1.2*6.0/6.12)

Belt Power = 1082 Watts

STEP 9 : Determine Drive Motor Power

Motor Power = (1082/100 – 11)*100

= 1216 Watts

Therefore a 2 kW motor will be good choice

การคำนวณหาขนาดมอเตอร์ในสายพานลำเลียงตามแนวเอียง (Incline conveyor Belt)

Calcolate Example Incline Conveyor

The Incline conveyor system show on above picture in designed for the washing vegetables. Its vertical height is 4 m, total length of conveyor 10 m, and the belt width is 900 mm. It operate in humidity environment with the speed of 20 meter per min to transport the peas at 600 kg/m^2. The wear strips are made UHMW material, and the conveyor belt is HS-200B with 50 mm.(H) side guards. System start in condition without carrying products, and keep operating at least 7.5 hours. It adopt sprocket wit 12 teeth and stainless 38 mm*38 mm drive idle shaft. The relevant calculation formula are as follow.