วิธีการกำหนดค่าความปลอดภัยของโซ่ลูกกลิ้ง

วิธีการกำหนดค่าความปลอดภัยของโซ่ลูกกลิ้ง

ในระบบส่งกำลังทางอุตสาหกรรม ค่าความปลอดภัยของโซ่ลูกกลิ้งมีผลโดยตรงต่อเสถียรภาพในการทำงาน อายุการใช้งาน และความปลอดภัยของผู้ปฏิบัติงาน ไม่ว่าจะเป็นระบบส่งกำลังสำหรับงานหนักในเครื่องจักรเหมืองแร่ หรือการลำเลียงที่แม่นยำในสายการผลิตอัตโนมัติ การตั้งค่าค่าความปลอดภัยที่ไม่ถูกต้องอาจนำไปสู่การขาดของโซ่ก่อนกำหนด การหยุดทำงานของอุปกรณ์ และแม้กระทั่งอุบัติเหตุ บทความนี้จะอธิบายอย่างเป็นระบบถึงวิธีการกำหนดค่าความปลอดภัยของโซ่ลูกกลิ้ง ตั้งแต่แนวคิดพื้นฐาน ขั้นตอนสำคัญ ปัจจัยที่มีอิทธิพล ไปจนถึงคำแนะนำเชิงปฏิบัติ เพื่อช่วยให้วิศวกร ผู้จัดซื้อ และผู้บำรุงรักษาอุปกรณ์สามารถตัดสินใจเลือกได้อย่างถูกต้อง

I. ความเข้าใจพื้นฐานเกี่ยวกับปัจจัยด้านความปลอดภัย: เหตุใดจึงเป็น “เส้นชีวิต” ในการเลือกใช้โซ่ลูกกลิ้ง

ปัจจัยด้านความปลอดภัย (SF) คืออัตราส่วนระหว่างความสามารถในการรับน้ำหนักจริงของโซ่ลูกกลิ้งกับภาระการทำงานจริง โดยพื้นฐานแล้ว มันคือ "ระยะปลอดภัย" สำหรับการทำงานของโซ่ มันไม่เพียงแต่ชดเชยความไม่แน่นอน เช่น ความผันผวนของภาระและการรบกวนจากสิ่งแวดล้อม แต่ยังครอบคลุมถึงความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้น เช่น ข้อผิดพลาดในการผลิตโซ่และความคลาดเคลื่อนในการติดตั้ง มันเป็นตัวบ่งชี้สำคัญในการสร้างสมดุลระหว่างความปลอดภัยและต้นทุน

1.1 นิยามหลักของปัจจัยด้านความปลอดภัย
สูตรในการคำนวณค่าความปลอดภัยคือ: ค่าความปลอดภัย (SF) = ความสามารถในการรับน้ำหนักที่กำหนดของโซ่ลูกกลิ้ง (Fₙ) / น้ำหนักบรรทุกใช้งานจริง (F_w)
ความสามารถในการรับน้ำหนักที่กำหนด (Fₙ): กำหนดโดยผู้ผลิตโซ่โดยพิจารณาจากวัสดุ โครงสร้าง (เช่น ระยะห่างระหว่างฟันเฟืองและเส้นผ่านศูนย์กลางของลูกกลิ้ง) และกระบวนการผลิต โดยทั่วไปจะรวมถึงความสามารถในการรับน้ำหนักแบบไดนามิก (น้ำหนักที่สอดคล้องกับอายุการใช้งานเนื่องจากความล้า) และความสามารถในการรับน้ำหนักแบบสแตติก (น้ำหนักที่สอดคล้องกับการแตกหักทันที) สามารถดูได้จากแคตตาล็อกผลิตภัณฑ์หรือในมาตรฐานต่างๆ เช่น GB/T 1243 และ ISO 606
ภาระใช้งานจริง (F_w): ภาระสูงสุดที่โซ่สามารถรับได้ในการใช้งานจริง ปัจจัยนี้จะพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น แรงกระแทกขณะเริ่มต้น การรับน้ำหนักเกิน และความผันผวนของสภาวะการทำงาน มากกว่าที่จะคำนวณจากภาระตามทฤษฎีเพียงอย่างเดียว

1.2 มาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับค่าสัมประสิทธิ์ความปลอดภัยที่อนุญาต
ข้อกำหนดด้านปัจจัยความปลอดภัยแตกต่างกันอย่างมากในสถานการณ์การใช้งานต่างๆ การอ้างอิงโดยตรงถึง “ปัจจัยความปลอดภัยที่อนุญาต” ที่ระบุไว้ในมาตรฐานอุตสาหกรรมหรือแนวทางปฏิบัติในอุตสาหกรรมนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดในการเลือก ต่อไปนี้เป็นข้อมูลอ้างอิงสำหรับปัจจัยความปลอดภัยที่อนุญาตสำหรับสภาวะการทำงานทั่วไป (อ้างอิงจาก GB/T 18150 และแนวทางปฏิบัติในอุตสาหกรรม):

II. กระบวนการหลัก 4 ขั้นตอนสำหรับการกำหนดค่าความปลอดภัยของโซ่ลูกกลิ้ง

การกำหนดค่าความปลอดภัยไม่ใช่เรื่องง่าย ๆ เพียงแค่ใช้สูตรคำนวณ แต่ต้องอาศัยการวิเคราะห์ทีละขั้นตอนโดยพิจารณาจากสภาพการใช้งานจริง เพื่อให้ได้ข้อมูลการรับน้ำหนักที่แม่นยำและเชื่อถือได้ในแต่ละขั้นตอน กระบวนการต่อไปนี้สามารถนำไปใช้ได้กับงานโซ่ลูกกลิ้งในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่

ขั้นตอนที่ 1: กำหนดความสามารถในการรับน้ำหนักสูงสุดของโซ่ลูกกลิ้ง (Fₙ)
ให้ความสำคัญกับการค้นหาข้อมูลจากแคตตาล็อกผลิตภัณฑ์ของผู้ผลิต โดยให้ความสนใจกับ “พิกัดรับน้ำหนักแบบไดนามิก” (โดยปกติจะสอดคล้องกับอายุการใช้งานจากการล้า 1,000 ชั่วโมง) และ “พิกัดรับน้ำหนักแบบสแตติก” (สอดคล้องกับการแตกหักจากการดึงแบบสแตติก) ที่ระบุไว้ในแคตตาล็อก ควรใช้ทั้งสองค่าแยกกัน (พิกัดรับน้ำหนักแบบไดนามิกสำหรับสภาวะรับน้ำหนักแบบไดนามิก พิกัดรับน้ำหนักแบบสแตติกสำหรับสภาวะรับน้ำหนักแบบสแตติกหรือความเร็วต่ำ)
หากไม่มีข้อมูลตัวอย่าง สามารถคำนวณได้โดยอ้างอิงจากมาตรฐานระดับประเทศ ยกตัวอย่างเช่น มาตรฐาน GB/T 1243 สามารถประมาณค่าพิกัดรับน้ำหนักแบบไดนามิก (F₁) ของโซ่ลูกกลิ้งได้โดยใช้สูตร: F₁ = 270 × (d₁)¹.⁸ (d₁ คือเส้นผ่านศูนย์กลางของหมุด หน่วยเป็นมิลลิเมตร) พิกัดรับน้ำหนักแบบสถิต (F₂) จะมีค่าประมาณ 3-5 เท่าของพิกัดรับน้ำหนักแบบไดนามิก (ขึ้นอยู่กับวัสดุ; 3 เท่าสำหรับเหล็กกล้าคาร์บอน และ 5 เท่าสำหรับเหล็กกล้าผสม)

การแก้ไขสำหรับสภาวะการใช้งานพิเศษ: หากโซ่ทำงานในอุณหภูมิแวดล้อมที่เกิน 120°C หรือหากมีการกัดกร่อน (เช่น ในสภาพแวดล้อมทางเคมี) หรือหากมีการสึกหรอจากฝุ่นละออง ความสามารถในการรับน้ำหนักที่กำหนดไว้จะต้องลดลง โดยทั่วไป ความสามารถในการรับน้ำหนักจะลดลง 10%-15% สำหรับทุกๆ อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น 100°C ในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อน การลดลงจะอยู่ที่ 20%-30%

ขั้นตอนที่ 2: คำนวณภาระการทำงานจริง (F_w)
ภาระการทำงานจริงเป็นตัวแปรหลักในการคำนวณปัจจัยด้านความปลอดภัย และควรคำนวณอย่างครอบคลุมโดยพิจารณาจากประเภทของอุปกรณ์และสภาวะการทำงาน หลีกเลี่ยงการใช้ "ภาระทางทฤษฎี" เป็นตัวแทน กำหนดภาระพื้นฐาน (F₀): คำนวณภาระทางทฤษฎีโดยพิจารณาจากการใช้งานที่ตั้งใจไว้ของอุปกรณ์ ตัวอย่างเช่น ภาระพื้นฐานของโซ่ลำเลียง = น้ำหนักวัสดุ + น้ำหนักโซ่ + น้ำหนักสายพานลำเลียง (คำนวณต่อเมตรทั้งหมด); ภาระพื้นฐานของโซ่ขับ = กำลังมอเตอร์ × 9550 / (ความเร็วเฟือง × ประสิทธิภาพการส่งกำลัง)
ปัจจัยรับน้ำหนักเพิ่มเติม (K): ปัจจัยนี้จะคำนึงถึงภาระเพิ่มเติมระหว่างการทำงานจริง สูตรคือ F_w = F₀ × K โดยที่ K คือปัจจัยรับน้ำหนักรวม และควรเลือกตามสภาพการทำงาน:
ค่าสัมประสิทธิ์แรงกระแทกขณะสตาร์ท (K₁): 1.2-1.5 สำหรับอุปกรณ์สตาร์ทแบบนุ่มนวล และ 1.5-2.5 สำหรับอุปกรณ์สตาร์ทโดยตรง
ค่าสัมประสิทธิ์การโอเวอร์โหลด (K₂): 1.0-1.2 สำหรับการทำงานที่เสถียรอย่างต่อเนื่อง และ 1.2-1.8 สำหรับการโอเวอร์โหลดเป็นช่วงๆ (เช่น เครื่องบด)
ค่าสัมประสิทธิ์สภาวะการทำงาน (K₃): 1.0 สำหรับสภาพแวดล้อมที่สะอาดและแห้ง, 1.1-1.3 สำหรับสภาพแวดล้อมที่ชื้นและมีฝุ่น, และ 1.3-1.5 สำหรับสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน
ค่าสัมประสิทธิ์การรับน้ำหนักรวม K = K₁ × K₂ × K₃ ตัวอย่างเช่น สำหรับสายพานลำเลียงในเหมืองแร่แบบเริ่มโดยตรง K = 2.0 (K₁) × 1.5 (K₂) × 1.2 (K₃) = 3.6