مقدمه
کانوایرهای زنجیری نقش حیاتی در خطوط تولید و انبارداری دارند، به ویژه برای حمل پالت‌های سنگین. طراحی یک کانوایر زنجیری که قادر به جابجایی پالت‌های سنگین باشد، نیازمند تحلیل دقیق بار و انتخاب مناسب اجزای مختلف از جمله موتور، گیربکس، شفت‌ها، بیرینگ‌ها و زنجیرهاست. در این مقاله، به طور جامع به محاسبات فنی طراحی یک کانوایر زنجیری برای یک کاربرد خاص می‌پردازیم.
در این مقاله، به طور جامع به تحلیل بار در طراحی یک کانوایر زنجیری برای حمل پالت‌های یک تنی با سرعت 0.5 متر بر ثانیه می‌پردازیم.
1. تعریف مسئله
فرض کنید که قصد داریم یک کانوایر زنجیری طراحی کنیم که باید پالت‌های با وزن 1 تن (1000 کیلوگرم) را با سرعت 0.5 متر بر ثانیه جابجا کند. در این حالت، باید نیروهای مختلفی را که بر سیستم تأثیر می‌گذارند، شناسایی و محاسبه کنیم.
2. محاسبه نیروی وزن (وزن استاتیکی)
نیروی وزن یا نیروی استاتیکی، ناشی از جرم پالت و شتاب جاذبه است. این نیرو به صورت عمودی بر روی سطح کانوایر وارد می‌شود. برای محاسبه نیروی وزن از رابطه زیر استفاده می‌کنیم:
که در آن:
-
Fw نیروی وزن (نیوتن)
-
m جرم پالت (1000 کیلوگرم)
-
g شتاب جاذبه (9.81 متر بر ثانیه مربع)
Fw=1000×9.81=9810
بنابراین، نیروی وزن وارد بر کانوایر 9810 نیوتن خواهد بود.
3. محاسبه نیروی اصطکاک
نیروی اصطکاک از تماس پالت با سطح کانوایر ناشی می‌شود و در جهت مخالف حرکت عمل می‌کند. این نیرو به صورت زیر محاسبه می‌شود:
که در آن:
-
F نیروی اصطکاک (نیوتن)
-
μ ضریب اصطکاک بین پالت و سطح کانوایر
-
Fw نیروی وزن (9810 نیوتن)
فرض کنیم ضریب اصطکاک باشد، بنابراین:
Ff=0.3×9810=2943
4. نیروی محرکه مورد نیاز
برای غلبه بر نیروی اصطکاک و حرکت دادن پالت، نیروی محرکهای که از موتور و گیربکس به زنجیرها منتقل می‌شود، باید محاسبه شود. این نیرو شامل نیروی اصطکاک و نیروی لازم برای حرکت دادن بار در برابر مقاومت‌های دیگر (مثل مقاومت هوای ناچیز و یا مقاومت‌های مکانیکی) است. در ساده‌ترین حالت، فرض می‌کنیم تنها نیروی اصطکاک حائز اهمیت است، بنابراین نیروی محرکه مورد نیاز برابر است با:
Fm=Ff=2943
5. توان مورد نیاز موتور
توان موتور برای ایجاد نیروی محرکه و جابجایی پالت با سرعت مورد نظر، از رابطه زیر به دست می‌آید:
P=(Fm×v)/e
که در آن:
-
P توان موتور (وات)
-
F نیروی محرکه (2943نیوتن)
-
v سرعت کانوایر (0.5 متر بر ثانیه)
-
بازده سیستم (معمولاً بین 0.85 تا 0.9 است)
فرض کنیم بازده سیستم e باشد:
P=(2943×0.5)/0.85≈1731 w=1.73 kw
6. محاسبه گشتاور مورد نیاز
گشتاور لازم برای غلبه بر نیروهای مقاوم و حرکت دادن پالت توسط موتور و گیربکس ایجاد می‌شود. گشتاور مورد نیاز از رابطه زیر محاسبه می‌شود:
که در آن:
-
T گشتاور مورد نیاز (نیوتن‌متر)
-
Fm نیروی محرکه (981 نیوتن)
-
r شعاع چرخ‌دنده یا دنده‌ای که زنجیر روی آن حرکت می‌کند (مثلاً 0.2 متر)
فرض کنیم شعاع چرخ‌دنده r=0. متر باشد، بنابراین:
T=2943×0.2=585 n.m
8. بررسی پایداری و ایمنی سیستم
در این مرحله، باید تمامی نیروها و گشتاورهای محاسبه شده را با ضرایب اطمینان مناسب بررسی کنیم تا اطمینان حاصل شود که سیستم به درستی طراحی شده و ایمنی کافی دارد. این ضرایب معمولاً بین 1.5 تا 2 در نظر گرفته می‌شوند. بنابراین موتور انتخاب بایستی حداقل توان 3 کیلووات را داشته باشد.
