کفایت گیربکس نوار نقاله ماردونی در شرایط بار ضربه‌ای
در یک کارخانه سیمان، نوار نقاله ماردونی با موتور ۱۵ kW، دور ورودی ۱۴۵۰ rpm و دور خروجی ۶۰ rpm کار می‌کند. روی شفت خروجی گیربکس، چرخ‌زنجیر با شعاع گام ۱۲۵ mm نصب شده و نیروی کشش زنجیر ۴٬۸۰۰ N است. کارکرد ۱۶ ساعت در روز با بار ضربه‌ای متوسط و دمای محیط ۴۵ درجه سلسیوس است. تأمین‌کننده گیربکسی با توان نامی ۱۵ kW، ضریب سرویس اسمی ۱٫۰، ظرفیت حرارتی ۱۸ kW در دمای مرجع ۲۵ درجه و حداکثر بار آویزان مجاز (overhung load) ۳٬۵۰۰ N در همان شعاع را پیشنهاد کرده است. محاسبات داخلی بر پایه ضریب سرویس ۱٫۵ انجام شده و سازنده جدول کاهش توان حرارتی بر حسب دما را ارائه نکرده است.
1. کفایت گیربکس پیشنهادی را از نظر توان مکانیکی و ضریب سرویس بررسی کنید.
Read the worked answer
۱) ضریب سرویس لازم: ۱۵ kW × ۱٫۵ = ۲۲٫۵ kW توان نامی موردنیاز؛ پیشنهاد ۱۵ kW با SF=۱٫۰ کافی نیست.
۲) نسبت تبدیل: i = 1450/60 ≈ ۲۴٫۲.
۳) گشتاور خروجی موردنیاز: T = 9550·P/n = 9550×۱۵/۶۰ ≈ ۲٬۳۸۷ N·m؛ با اعمال ضریب سرویس ۱٫۵ → ≈ ۳٬۵۸۰ N·m گشتاور نامی گیربکس.
۴) نکته بار ضربه‌ای: ضریب سرویس، گشتاور نامی را پوشش می‌دهد نه گشتاور لحظه‌ای راه‌اندازی یا گیرکردن؛ بنابراین باید گشتاور ماکزیمم (peak) و ظرفیت شکست (سختی سطح دنده) نیز جدا بررسی شود.
نتیجه: گیربکس پیشنهادی از نظر مکانیکی کم‌ظرفیت است؛ باید یک سایز بزرگ‌تر یا نسخه با ضریب سرویس ≥۱٫۵ انتخاب شود.
2. بار آویزان و ظرفیت حرارتی را تحلیل کنید.
Read the worked answer
۱) بار آویزان: F = ۴٬۸۰۰ N در شعاع ۱۲۵ mm در برابر مجاز ۳٬۵۰۰ N → حدود ۱۳۷٪ حد مجاز. گشتاور خمشی روی شفت ≈ 4800×۰٫۱۲۵ = ۶۰۰ N·m که بر یاتاقان و آب‌بند اثر می‌گذارد.
۲) راه‌حل‌ها: افزودن یاتاقان کمکی (plummer block) کنار چرخ‌زنجیر برای گرفتن بار، کوچک‌کردن شعاع چرخ‌زنجیر، یا انتخاب سایز بزرگ‌تر گیربکس. کاهش شعاع، نیروی زنجیر را برای همان گشتاور بالا می‌برد و باید دوباره بررسی شود.
۳) حرارتی: ورودی ۱۵ kW با ظرفیت حرارتی ۱۸ kW در ۲۵ درجه، در ۴۵ درجه بدون جدول کاهش قابل اتکا نیست؛ با ضرایب رایج ۰٫۷ تا ۰٫۸ ظرفیت به ۱۲٫۶ تا ۱۴٫۴ kW می‌رسد که کمتر از ۱۵ kW است → خطر داغ‌شدن روغن و کاهش عمر.
نتیجه: هم بار آویزان و هم حرارت، مستقل از توان مکانیکی، رد می‌شوند؛ درخواست منحنی کاهش حرارتی و ظرفیت OHL در موقعیت دقیق نصب به‌صورت کتبی الزامی است.
3. سه پرسش فنی که باید از تأمین‌کننده بپرسید و یک دلیل رد سریع پیشنهاد بنویسید.
Read the worked answer
پرسش‌ها:
- منحنی کاهش توان حرارتی نسبت به دمای محیط ۴۵ درجه و اثر فن/کویل خنک‌کن چیست؟
- ظرفیت بار آویزان مجاز در همان شعاع ۱۲۵ mm و در موقعیت نصب واقعی (و ظرفیت بار محوری) چقدر است؟
- ضریب سرویس پیشنهادی بر پایه کدام استاندارد و برای بار ضربه‌ای متوسط با ۱۶ ساعت کارکرد روزانه تعیین شده و گشتاور peak مجاز چقدر است؟
دلیل رد سریع: توان نامی ۱۵ kW با SF=۱٫۰ در برابر نیاز ۲۲٫۵ kW قرار دارد و بار آویزان واقعی ۳۷٪ بیشتر از حد مجاز است؛ این دو مغایرت با هیچ تنظیم میدانی جبران نمی‌شود و پیش از سفارش باید اصلاح شود.