عوامل پارگی و تخریب تسمه پروانه

عوامل پارگی و تخریب تسمه پروانه

تسمه پروانه نوعی از تسمه های صنعتی می باشد که برای اتصال پولی در ماشین آلات صنعتی از جمله موتور های احتراق داخلی مورد استفاده قرار می گیرد. ساده ترین نوع تسمه پروانه را در خودرو ها برای انتقال قدرت از پولی مولد که نیروی خود را از میل لنگ می گیرد به پولی های گرداننده دینام خودرو و سیستم تهویه هوا می بینید. در برخی از طراحی ها تسمه های پروانه بر روی حتی 4 و 5 پولی مختلف نیز قرار گرفته و حتی واتر پمپ خودرو ها را نیز به حرکت در می آورند. با توجه به اینکه عملکرد چند بخش از سیستم ها در گرو عملکرد مناسب تسمه پروانه می باشد بررسی عوامل تخریب و پارگی این قطعه صنعتی می تواند از اهمیت بالایی در بهبود طول عمر این قطعه داشته باشد.

تسمه های پروانه در واقع نوعی تسمه انتقال نیرو Power transmission belt هستند. تسمه های انتقال نیرو در ماشین آلات صنعتی در شکل های بسیار مختلفی با پروفیل مختلفی تولید می شوند که تسمه های وی بلت V-belt معروف ترین و شناخته شده ترین نوع آنها هستند. اشکال مختلف دیگی مانند تسمه های تخت، تسمه های پلی کرد یا بن گرد که دارای سطح مقطه دایره ای شکل هستند و تسمه های کاشی که دارای سطح مقطه چند ضلعی هستند نمونه های دیگری از تسمه های انتقال نیرو محسوب می شوند. با این وجود در اغلب موارد از تسمه های وی بلت بعنوان تسمه پروانه استفاده می شود.

تسمه های انتقال نیرو اغلب با بکارگیری ترکیبات پلیمری از جمله پلی یورتان که بصورت PU نمایش داده می شود مورد استفاده قرار می گیرند. این در حالی است که کاربری پارچه و چرم نیز در گذشته برای انتقال قدرت از یک پولی به پولی دیگر صورت می گرفته است. مقاومت های سایشی بالا، مقاومت حرارتی بالا و مقاومت بالای پلی یورتان در تماس با خورنده ها مانند روغن در مجاورت موتور سبب کاربری این ترکیبات در تولید تسمه های وی بلت انتقال نیرو و در طراحی تسمه پروانه شده است.

تنش های وارده بر تسمه پروانه

تنش در علم مکانیک صورتی دیگر از فشار می باشد و در انواع مختلفی مانند تنش کششی، تنش پیچشی و تنش های برشی قابل دسته بندی می باشد. در کل کلیه ناملایماتی که بر یک قطعه صنعتی از جمله تسمه های انتقال نیرو وارد می شود را می توان در دسته تنش ها قرار داد. تنش ها خود از مهمترین عوامل تخریب تسمه های پروانه محسوب می شوند و بصورت زیر قابل دسته بندی هستند.

• تنش کششی: یکی از اصلی ترین تنش های وارده بر هر نوع تسمه صنعتی تنش کششی است. وجود تنش کششی در عملکرد تسمه پروانه امری حیاتی است چرا که در صورت عدم وجود کشش مناسب تسمه بر روی سطح پولی سر خورده و عملا کاربری خود را از دست می دهد. با این وجود در صورتیکه فواصل اتصال پولی ها به درستی انتخاب نشده باشد تنش کششی مضاعفی بر پیکر تسمه انتقال قدرت وارد شده که از مهمترین عوامل تخریب این تسمه های صنعتی است.
• تنش های پیچشی: در صورتیکه زوایای اتصال و راستای اتصال پولی ها بصورت دقیقی صورت نگرفته باشد تنش های پیچشی در تسمه پروانه پدید می آیند که از مخرب ترین نوع تنش ها محسوب می شوند. تنش های پیچشی نیروهایی را بر پیکر تسمه تحمل می کنند که تسمه پروانه برای تحمل آن نیرو ها در راستاهای اعمالی طراحی نشده است و به سرعت سبب تخریب تسمه می شوند.
• تنش های حرارتی: از تسمه پروانه اغلب در مجاورت موتور های احتراق داخلی استفاده می شود. از این رو اغلب نمونه های این تسمه صنعتی برای تحمل حد مشخصی از تنش های حرارتی تولید شده اند. حرارت بالا سبب کاهش مقاومت ترکیبات پلیمری در تسمه و پدیده خزی یا افزایش طول شده که عملا کاربری تسمه پروانه را از بین می برد.
• تنش های سایشی: هر چند اصطکاک برای عملکرد تسمه پروانه بر روی پولی امری حیاتی است اما اعمال تنش های سایشی و اصطکاک بیش از اندازه و یا بر روی لبه های تسمه که تمرکز تنش را بالا می برد سبب تخریب سریع تسمه های صنعتی می شود.

البته تنش ها تنها دلایل تخریب تسمه های پروانه انتقال نیرو نیستند. نحوه قرارگیری، شکل و فواصل پولی ها نیز در طول عمر تسمه پروانه نقشی بسیار مهم دارند. در صورتیکه قطر پولی از میزانی مشخص کمتر شود در نقطه ای اط تسمه که بر روی پولی قرار می گیرد خمش بالایی پدید آمده که سبب فشردگی در ساختار پلیمری می شود. این فشردگی در بلند مدت و سیکل های کاری بالا سبب ایجاد ترک های ریز در داخل ساختار پلیمر می شود که این ترک ها به تدریج گسترش پیدا کرده و سبب پارگی تسمه پروانه می شوند.

تماس با مواد شیمیایی در مجاورت موتور نیز از دیگر دلایل تخریب تسمه پروانه محسوب می شود. آب و روغن از مهمترین موادی هستند که می توانند بر روی سطح تسمه تماس داشته باشند که این تماس منجر به ترکیبات شیمیایی و تغییر در ساختمان تسمه بالاخص تخت تاثیر دماهای بالا می شود. آب و روغن هم می توانند بر اثر نشتی های شلنگ و اجزای موتور با تسمه برخورد داشته باشند و هم می توانند در زمان سرویس، تعویض روغن و یا پر کردن تانک ها و مخازن ذخیره با تسمه تماس پیدا کنند.

مزایای کاربری تسمه وی بلت بعنوان تسمه پروانه

تسمه های وی بلت V-belt دارای یک پروفیل به شکل ذوزنقه هستند که دو سطح تخت با عرض کمتر بر روی سطح پولی و لبه های زاویه دار در دو طرف لبه های پلی قرار می گیرد. تسمه های وی بلت بگونه ای طراحی شده اند که اولا جایگذاری آنها بر روی پولی ساده تر انجام می گیرد و ثانیا حتی بر روی لبه های زاویه دار نیز در تماس با پولی با اصطکاک روبرو بوده و به انتقال نیرو می پردازند. از این رو طراحی تسمه وی بلت پروانه نیاز به فضای کمتری در طراحی داد.

تسمه های انتقال نیرو وی بلت از جنس پلی یورتان تولید می شوند که انعطاف مورد نیاز را داشته باشند اما در داخل به سیم یا کورد هایی از جنس فلزی و یا پلی استر مسلح شده اند تا در برابر اعمال تنش های کششی دچار خزش و یا افزایش طول نشوند. بر روی سطح بیرونی تسمه های وی بلت اغلب از یک پارچه پلی استری استفاده شده است تا در تماس با روغن و آب حداکثر مقاومت را داشته باشد. تسمه های وی بلت نسبت به تسمه های تخت انتقال نیرو مقاومت بیشتری نسبت به انحراف از محور پولی ها به سبب طراحی و شکل هندسی دارند که از دیگر مزایای کاربری آنها بعنوان تسمه پروانه محسوب می شود.

مشاهده منبع مقاله