ออกแบบมูเล่(Pulley Design)

        สวัสดีครับท่านผู้อ่าน ทุกท่านครับบทความวันนี้จะเป็นเรื่องเกี่ยวกับ การออกแบบมู่เล่ ( Pulley ) ครับ แต่จะเน้นไปในส่วนของมูเล่ ( Pulley) ที่ใช้ในงานหนักถึงหนักมาก (Heavy Duty Type)  มูเล่ ( Pulley)ประเภทนี้จะมีแรงอันมหาศาลของระบบกระทำบนตัวมันทำให้ ชำรุดหรือเสียหายได้ จึงต้องมีมาตรฐานคุมไว้สักหน่อย เราจะพบเห็น มูเล่ ( Pulley)  จำพวกนี้ใช้งานในเหมืองแร่ โรงไฟฟ้าขนาดใหญ่ โรงปูน โรงงานกระดาษ หรืออุตสาหกรรมอื่นที่มีระบบสายพานที่มี อัตราการขนถ่ายสูงๆ (High Capacity) และสายพานยาวมากๆครับ  โดย Standard ที่นำมาอ้างอิงในบทความนี้จะเป็นมาตรฐานของ BS (British Standard),SANS(South African National Standard) และ CEMA (Conveyor Equipment Manufacture Association) ผสมผสานกันตามความเหมาะสมครับ

       การออกแบบมูเล่แบบ  Heavy Duty Type นั้นจะมีระยะ (Distance) ที่สำคัญและเป็นมาตรฐานจากตาราง (Standard Pulley Dimensions) ด้านล่างดังนี้

 Standard   Pulley Dimensions

A         = Chute Plate

B or C  = Bearing Center

D         = Pulley face to Center-Line of Bearing Housing

E          = Pulley Face to Belt Edge

F          = Pulley Face Width

G         = Pulley Face to Inside Chute Plate

ภาพแสดงส่วนประกอบของ Pulley

Table: Standard Pulley Dimensions

       จากรูปด้านบนรูปด้านซ้ายมือเรียกว่า Wide Bearing Center Pulley (A) ส่วนในด้านขวามือเรียกว่าแบบ Narrow Bearing Center Pulley (B) ทั้งสองรูปแบบจะมีความแตกต่างกันในเรื่องระยะของExtension Shaft (เพลาต่อขยาย)  Wide Bearing Center Pulley (A) ใช้กับ Drive Pulley หรือลูก Pulley ที่ต้องติดเข้ากับชูท ( Chute ) จึงมี Center Bearing ที่กว้างเพื่อง่ายต่อการประกอบและการติดตั้งและบำรุงรักษานั่นเอง

 Wide Bearing Center Pulley

            Narrow Bearing Center Pulley (B) (รูปขวามือ) จะใช้กับ Pulley ในตำแหน่งทั่วๆไปเช่น Snub Pulley, Bend Pulley, Tail Pulley เป็นต้น Pulley ในตำแหน่งต่างๆเหล่านี้ไม่มีส่วนประกอบอื่นเข้ามาเกี่ยวข้องมากนักไม่ว่าจะเป็น ต้นกำลัง (Drive Unit) , Back Stop หรือ Chute จึงไม่ต้องการพื้นที่ในการประกอบและ Service มากนัก ระยะ B or C จึงแคบกว่านั่นเองครับ ผู้ออกแบบสามารถนำระยะต่างๆตามตารางด้านบนเพื่อไปเป็นแนวทางในการออกแบบ Pulley ได้ถูกต้องและรวดเร็วมากขึ้นครับ

                                                                                Narrow Bearing Center Pulley

•       การคำนวณออกแบบ Pulley ชนิดงานหนักหรือ (Heavy Duty Type) นั้นสามารถแบ่งการคำนวณชิ้นส่วนได้เป็น 2 ส่วนคือ

1. ขนาดเพลา (Shaft Diameter) ซึ่งสามารถออกแบบโดยใช้แรงบิด (Torque) และการแอ่นตัว (Deflection) ของเพลาเข้ามาออกแบบคำนวณ ซึ่งหลายๆท่านก็คงจะชำนาญกันอยู่แล้วในส่วนนี้

2. ความหนาของผิวมู่เล่ (Pulley) หรือ Shell นั้นโดยปกติแล้วจะต้องออกแบบคำนวณโดยใช้วิธี Finite Element ซึ่งเป็นเรื่องที่ยากและใช้เวลาพอสมควรในการคำนวณโดยส่วนมากจะทำกันไม่เป็น

              เพื่อความสะดวกและรวดเร็วของคนธรรมดาๆแบบผู้ใช้งานไม่ต้องไปเสียเวลาใช้ Computer ในการคำนวณ Conveyor Guide ขอนำเสนอ Table (หน่วยเป็น mm.) ด้านล่างซึ่งนอกจากจะบอกความหนาของผิวมู่เล่(Pulley Shell Thickness) แล้วยังมีความหนาของแผ่น Plateด้านข้าง (End Disk Thickness) และขนาดของ Hub (Hub Diameter) มาให้ท่านได้ศึกษาเป็นแนวทางพิจารณาในการออกแบบด้วย

•  หลายท่านที่ดูตารางแล้วคงจะมีคำถาม ถามว่า ”ทำไมมันถึงมีขนาดมโหฬารจัง? คำตอบก็ง่ายๆคือ ต้องการ Safety Factor สูงๆ เพราะมันเป็นแบบ Heavy Duty ไงครับมีแรงดึง, แรงบิด กระทำกับ ตัว Pulley อย่างมหาศาลหากเกิดความเสียหายขึ้นมามันจะไม่คุ้มค่ากับการออกแบบที่ประหยัดได้นั่นเอง
•   ส่วนสายพานที่ใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมขนาดเล็ก เช่น โรงสี โรงมัน โรงยาง ไม่ต้องใช้หนาขนาดนี้หรอกครับสามารถบางกว่านี้ได้เช่น Shell Thickness 8-10 mm.ก็สามารถใช้ได้ครับ
• Standard Pulley Shell Diameter (ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของมู่เล่มาตรฐาน )

Standard Pulley Diameter (mm.)

เพื่อให้กระบวนการ ออกแบบ ผลิต และ Stock ง่ายและมีประสิทธิภาพ ฝรั่งเขาจึงได้กำหนด เส้นผ่าศูนย์กลางของมู่เล่ ( Pulley Diameter)  ไว้ดังตารางด้านบนครับแต่ในทางปฏิบัติในประเทศไทยเรา จะพบว่าในการจะทำPulley ให้มีเส้นผ่าศูนย์กลางของมู่เล่ เท่ากับ Standard นั้นยากเหลือเกิน เพราะว่าจะหาท่อที่มีขนาด เส้นผ่าศูนย์กลางใกล้เคียงหลัง Machine แล้วให้เท่า Standardนั้นได้ลำบากมากๆครับ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องขยับ เส้นผ่าศูนย์กลาง ขึ้น หรือลงบ้างเล็กน้อยตามขนาด เส้นผ่าศูนย์กลาง ของท่อที่มีนั่นเองครับ หากถามว่า “จะทำท่อให้มีขนาด เส้นผ่าศูนย์กลาง เท่า Standard เลยไม่ได้หรือ” ขอตอบว่าได้ครับแต่ไม่คุ้มที่จะทำหากไม่จำเป็นเพราะขนาด เส้นผ่าศูนย์กลางของมู่เล่ต่างกันเล็กน้อยไม่ทำให้การใช้งานจริงมีผลกระทบที่มีนัยยะสำคัญ แต่จะทำให้กระบวนการผลิตซับซ้อนขึ้นและต้นทุนแพงขึ้นโดยไม่คุ้มค่ากันครับ