13.Minimum-Maximum Ply Requirement การเลือกจำนวนชั้นของสายพานให้พอดีกับการรับภาระบรรทุก(Load)

1.ประเด็นของบทความชิ้นนี้

เมื่อเราออกแบบเพื่อต้องการหาสเปคของสายพานลำเลียง (Belt Specification) ในเบื้องต้นเราใช้แรงดึงที่คำนวณได้มาหาสเปคคร่าวๆของสายพานลำเลียงก่อน ซึ่งโดยมากแล้วจะได้สายพานที่มีจำนวนชั้นผ้าใบไม่มากนักก็สามารถรับแรงดึงส่วนนี้ได้แล้ว แต่สเปคสายพานที่เราเลือกในขั้นตอนนี้ยังไม่ใช่สเปคที่เป็นสุดท้าย (Final )เพราะเราต้องเช็คสเปคสายพานที่เลือกนี้ให้ครอบคลุมคุณสมบัติอย่างน้อยอีก 2 ประการจึงจะได้สายพานที่เหมาะสม

• เช็คชั้นผ้าใบที่น้อยที่สุด(Minimum Ply Requirement)ป้องกันสายพานย่น(Bucking)ตรงช่วงรอยต่อของลูกกลิ้ง

• เช็คชั้นผ้าใบที่มากที่สุด(Maximum Ply Requirement)ป้องกันไม่ให้สายพานแข็งตัวมากเกินไปจนเข้าแอ่งของลูกกลิ้งไม่ได้

แล้วนำสเปค Requirement ทั้ง 2 ตัวนี้มาเลือกสเปคของจำนวนชั้นสายพานเป็นครั้งสุดท้าย

คอนเวเยอร์ไกด์ไปดูหน้างานนำเรื่องราวดีๆมาแบ่งปัน

2.ทำไมต้องมี Min-Max Ply Requirement

คอนเวเยอร์ ที่คอนเวเยอร์ไกด์ที่กำลังกล่าวถึงอยู่นี้ เป็นคอนเวเยอร์ที่ใช้ลำเลียงวัสดุที่เป็นประเภท Bulk Material ซึ่งเป็นวัสดุที่ไหลได้ง่ายอิสระ (Free Flow) โดยใช้ลูกกลิ้งที่มีมุมแอ่งตั้งแต่ 20 ถึง 45 องศาเป็นตัวเพิ่มปริมาณความจุ(capacity)และสายพานจะโอบเป็นมุมแอ่งป้องกันไม่ให้วัสดุตกหล่นไปจากสายพานขณะลำเลียง

สายพานในสมัยก่อนผ้าใบทำด้วยชั้นผ้าฝ้าย(cotton) ซึ่งมีความสามารถในการทำแอ่งได้สูงสุด 25 ถึง 30 องศาเท่านั้น แต่ปัจจุบันผ้าใบสามารถทำด้วยใยสังเคราะห์เช่นไนลอนหรือโพลีเอสเตอร์ซึ่งมีความแข็งแรงและยืดหยุ่นมากกว่า สามารถทำมุมแอ่งได้สูงถึง 60 องศาโดยไม่ทำให้สายพานเสียหาย ปกติแล้วนิยมออกแบบโดยใช้มุมแอ่งไม่เกินประมาณ 45 องศา

ผ้าใบสมัยใหม่ทำด้วย ไนลอนและโพลีเอสเตอร์(EP)

ลูกกลิ้งที่มีมุมแอ่ง(Trough) ตั้งแต่ 20-30-35-45-60 องศา

หน้าตัด (Cross Section) ของสายพานที่มีมุมแอ่ง(Trough)ตั้งแต่ 20 ถึง 60 องศา

ปริมาณ(Capacity)ของวัสดุแปรตามขนาดของมุมแอ่งลูกกลิ้ง(Trough Idle)

• 2.1 กรณีที่เราเลือกสายพานที่มีชั้นผ้าใบน้อยเกินไป เมื่อคอนเวเยอร์บรรทุกน้ำหนักอย่างเต็มที่ น้ำหนักบรรทุกจะไปกดให้สายพานบริเวณตำแหน่งรอยต่อของลูกกลิ้ง (ตำแหน่ง x ) หากสายพานมีชั้นผ้าใบที่น้อยเกินไปจะไม่สามารถรับน้ำหนักบรรทุกส่วนนี้ได้สายพานจะย่น (Bucking) ที่จุด x และเกิดแยกชั้นแตกตามแนวยาวทั้งเส้นทำให้สายพานจะเสียหายได้

สายพานที่มีผ้าใบน้อยเกินไปจะย่น(Bucking)เกิดแยกชั้นสายพานจะเสียหายได้

สาเหตุของการย่น(Bucking)ของสายพานเกิดขึ้นเนื่องจากความแข็งแรง(Strength)ของชั้นผ้าใบและจำนวนชั้นของผ้าใบตลอดจนความหนาของยาง Skim ไม่เพียงพอที่จะต้านแรงกดของน้ำหนักบรรทุกที่เกิดขึ้นได้ สามารถแก้ไขได้โดยเลือกสายพานที่มีความแข็งแรง(Strength)และจำนวนชั้นผ้าใบ(Number of Ply)มากขึ้น ซึ่งการเลือกนี้ต้องให้สัมพันธ์กับหน้ากว้างของสายพานด้วย สายพานที่มีสเปคเหมาะสมป้องกันไม่ให้สายพานย่น(Bucking) สามารถเลือกได้จากตารางข้างล่างนี้

ความสัมพันธ์ของจำนวนชั้นผ้าใบ(Number of Ply)ความแข็งแรง(Strength)ผ้าใบและหน้ากว้างของสายพานที่ไม่ให้สายพานย่น(Bucking)

ลูกกลิ้งที่มีมุมแอ่ง (Trough Angle) สูงสามารถทำความเสียหายให้กับสายพานมากกว่าลูกกลิ้งที่มีมุมแอ่ง (Trough Angle) น้อยกว่า ดังนั้นสายพานจึงต้องมีการเสริมผ้าใบเพื่อเพิ่มความแข็งแรงตามแนวขวางเพื่อป้องกันความเสียหายส่วนนี้ ลักษณะการรับแรงเช่นนี้เรียกว่าความสามารถในการรับน้ำหนัก (Load Support) นอกจากจะสามารถป้องกันไม่ให้สายพานย่นแล้ว ยังทำให้สายพานไม่ตกท้องช้างขณะเดียวกันวัสดุที่ลำเลียงจะไม่เกิดการแยกชั้น เพราะไม่สะดุดกับลูกกลิ้งอย่างรุนแรงขณะเคลื่อนที่บนคอนเวเยอร์

สายพานที่มีโครงสร้างผ้าใบหนาชั้นเดียว( Single Ply-เช่น Straight Warp/ Solid Woven) จะสามารถรองรับน้ำหนัก (Load Support) และมีความยืดหยุ่น(Flexibility)ได้ดีกว่าสายพานที่มีโครงสร้างแบบสายพานยางดำที่มีหลายชั้น(Multi ply)ที่เราคุ้นเคย

คุณสมบัติของสายพานที่มีผ้าใบหนาชั้นเดียว( Single Ply)

คุณสมบัติของสายพานที่มีผ้าใบหลายชั้น(Multiply)

• 2.2 กรณีที่เราเลือกสายพานที่มีชั้นผ้าใบมากเกินไป สายพานที่จะทำงานได้ดีต้องมีจำนวนชั้นผ้าใบของสายพานที่มีความยืดหยุ่น(Flexibility)พอดี เมื่อวางบนลูกกลิ้งแล้วสามารถเข้ารูปได้ตามรูปร่างของมุมแอ่ง(Trough) สังเกตง่ายๆว่าขณะที่วางสายพานเปล่าไม่ได้บรรทุกอะไร (Empty Belt) ลงบนแอ่งของลูกกลิ้ง ท้องสายพานจะต้องมีพื้นที่ประมาณ 1 ใน 3 ของความยาวลูกกลิ้งแตะอยู่บนลูกกลิ้งตัวกลางได้ ทั้งนี้เพื่อทำให้สายพานสามารถวิ่งได้อย่างตรงแนว

สายพานที่มีผ้าใบหลายชั้นมากเกินไปขอบสายพานจะสัมผัสลูกกลิ้งตัวริม
ทำหน้าที่คล้ายสะพานทำให้ท้องสายพานตรงกลางสายพานไม่สามารถแตะกับลูกกลิ้งตัวกลางได้กรณีนี้สายพานจะวิ่งไม่ได้แนว(Misalignment)

สายพานที่มีชั้นผ้าใบเหมาะสม ท้องสายพานสามามารถแตะลูกกลิ้งตัวกลางได้

ผู้เขียนทดสอบสายพานเข้ามุมแอ่ง (Troughabillity Test)

ความสามารถของสายพานที่จะเข้ารูปแอ่ง(Trough)ได้ดีขึ้นอยู่กับประเภทของเส้นใย (เช่นCotton/EP/VF/NF) ที่นำมาถักทอผ้าใบและหน้ากว้างของสายพานและจำนวนชั้นของสายพาน สายพานที่มีจำนวนชั้นผ้าใบเท่ากัน สายพานที่มีหน้ากว้างมากจะสามารถเข้ารูปแอ่ง(Trough)ได้ดีกว่าสายพานที่มีหน้ากว้างน้อย สายพานที่มีสเปคเหมาะสมไม่เกร็งตัวมากเกินไป สามารถเข้าในแอ่งของลูกกลิ้งได้ดี สามารถเลือกได้จากตารางข้างล่างนี้

ความสัมพันธ์ระหว่างชนิดของเส้นใย(Fabric Fiber) จำนวนชั้นและหน้ากว้างของสายพาน เพื่อเลือกสเปคของสายพานให้เหมาะสม

3.ระยะห่าง (Gap) ระหว่างลูกกลิ้ง

อ้างอิง DIN 22107 เพื่อป้องกันไม่ให้สายพานย่นระหว่างรับน้ำหนักบรรทุกช่องว่างระหว่างลูกกลิ้ง(d) เป็นดังนี้

• ต้องน้อยกว่า 10 มิลลิเมตร สายพานหน้ากว้าง 300 ถึง 2,000 มิลลิเมตร

• ต้องน้อยกว่า 15 มิลลิเมตรสายพานหน้ากว้าง 2,000 มิลลิเมตรขึ้นไป

ช่องว่างระหว่างลูกกลิ้ง(d)

ความยาวมาตรฐานของลูกกลิ้งและช่องว่างระหว่างลูกกลิ้ง(d)

4.เลือกสายพานไม่หมาะสมกับการใช้งานอะไรจะเกิดขึ้น

นอกเหนือจากการเลือกสายพานให้ถูกต้องตาม Maximum Ply และ Minimum Ply แล้วยังมียังต้องเลือกสายพานให้ถูกต้องต่อสิ่งแวดล้อมในใช้งานอีกด้วยยกตัวอย่างเช่น หากเราเลือกสายพานผิดประเภท เช่นเลือกสายพานทนสึก(Wear Resistance)ไปใช้กับสายพานที่ต้องลำเลียงวัสดุที่มีน้ำมัน เมื่อใช้งานไปจะทำให้ผิวของสายพานบวม (Swell) ทำให้โครงสร้างของสายพานเสียรูป ขณะที่สายพานวิ่ง ด้านบรรทุก (Carry) จะมีแค่ปลายของสายพานแตะอยู่ที่ปลายของลูกกลิ้งด้านข้าง ส่วนด้านล่าง(Return) สายพานจะงอตัวขึ้น ท้องสายพานจะสัมผัสกับลูกกลิ้งเพียงเล็กน้อยเท่านั้นทำให้สายพานเลื้อย และส่ายเดินไม่ตรงแนว (Misalignment)

(รูปด้านขวา)สายพานสัมผัสกับลูกกลิ้งเพียงเล็กน้อยทำให้สายพานเลื้อยและส่ายวิ่งไม่ตรงแนว (Misalignment)