V-belt คืออะไร? ทำความรู้จักสายพานวีเบลท์และหลักการทำงาน

เครื่องจักรและอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่โรงงานอุตสาหกรรมใช้งานอยู่ ไม่ว่าจะเป็นพัดลมดูดอากาศ Blower และเครื่องอื่นๆ ที่ทำหน้าที่ส่งกำลังจากมอเตอร์ไปยังส่วนต่าง ๆ ของเครื่องจักร ชิ้นส่วนนั้นก็คือ “V-belt” หรือที่เรียกกันในภาษาไทยว่าสายพานรูปตัววี

V-belt คืออะไร

V-belt หรือสายพานรูปตัววี เป็นชิ้นส่วนที่ใช้ในการส่งถ่ายกำลังต้นกำลัง ไปสู่เครื่องจักร ผ่านระบบรอกและสายพาน ลักษณะเด่นของ V-belt คือการมีหน้าตัดเป็นรูปตัววี (V-shape) ซึ่งเป็นที่มาของชื่อเรียก การออกแบบรูปทรงนี้ไม่ใช่เรื่องบังเอิญ แต่เป็นการคำนวณทางวิศวกรรมที่แม่นยำเพื่อให้สามารถยึดเกาะกับร่องรอกได้อย่างแน่นหนา

โครงสร้างของ V-belt ประกอบด้วยหลายส่วน ได้แก่ ชั้นยางด้านนอกที่ทนทานต่อการสึกหรอ เส้นใยเสริมแรงที่ทำจากโพลีเอสเตอร์หรือวัสดุสังเคราะห์อื่น ๆ และชั้นยางด้านในที่มีความยืดหยุ่นและสามารถรับแรงดึงได้ดี การผสมผสานของวัสดุเหล่านี้ทำให้ V-belt มีความแข็งแรง ทนทาน และสามารถส่งกำลังได้อย่างมีประสิทธิภาพ

หลักการทำงานของ V-belt

หลักการทำงานของ V-belt อาศัยแรงเสียดทานระหว่างสายพานกับร่องรอก เมื่อรอกตัวขับ (Driving Pulley) หมุน จะส่งกำลังผ่าน V-belt ไปยังรอกตัวตาม (Driven Pulley) การที่ V-belt มีรูปหน้าตัดเป็นตัววีทำให้เกิดการยึดเกาะที่แน่นหนากับร่องรอกมากกว่าสายพานเรียบทั่วไป

ความพิเศษของรูปทรงตัววีคือเมื่อสายพานถูกดึงให้ตึง แรงที่กระทำจะกระจายไปตามผิวสัมผัสทั้งสองด้านของตัววี ทำให้เกิดแรงเสียดทานที่มากกว่าและการส่งกำลังที่เสถียรกว่า นอกจากนี้ การออกแบบให้มีความยืดหยุ่นยังช่วยในการรองรับการเปลี่ยนแปลงของแรงโมเมนต์และป้องกันความเสียหายจากการสั่นสะเทือน

อัตราส่วนความเร็วระหว่างรอกตัวขับและรอกตัวตามจะขึ้นอยู่กับขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของรอกทั้งสอง หากรอกตัวขับมีขนาดเล็กกว่ารอกตัวตาม ระบบจะทำงานแบบเพิ่มแรงบิด แต่ลดความเร็วรอบ และในทางกลับกัน หากรอกตัวขับใหญ่กว่า ระบบจะเพิ่มความเร็วรอบแต่ลดแรงบิดลง

โครงสร้างและส่วนประกอบของสายพาน V-belt

สายพานวีเบลท์มีชิ้นส่วนหลายชั้นที่ประกอบรวมกันเพื่อให้สายพานมีความแข็งแรง คงรูป และยืดหยุ่นได้ดี ดังนี้

ผ้าหุ้ม (Fabric Cover) ชั้นนอกสุดของสายพาน ใช้วัสดุผ้าฝ้ายหรือโพลีเอสเตอร์เคลือบยาง เพื่อป้องกันการสึกหรอและเพิ่มความทนทานต่อความร้อน น้ำมัน หรือสภาพแวดล้อมต่าง ๆ
ยางอัด (Compression Rubber) ชั้นยางที่อยู่ใต้ผ้าหุ้ม ทำหน้าที่ดูดซับแรงกระแทกและแรงสั่นสะเทือนในขณะใช้งาน
เส้นใยรับแรงดึง (Tensile Cords) เส้นใยแก้ว โพลีเอสเตอร์ หรืออะรามิด ที่ฝังอยู่ในสายพานเพื่อรับแรงดึงและป้องกันการยืดตัวของสายพาน
ยางฐาน (Elastomer Core) เป็นชั้นใต้สุด ช่วยให้สายพานยึดเกาะกับร่องพูลเลย์และถ่ายทอดแรงได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ประเภทของสายพาน V-belt

มีสายพานวีเบลท์หลายประเภทที่ตอบโจทย์การใช้งานแตกต่างกัน ดังนี้

1สายพานวีเบลท์มาตรฐาน (Classic V-Belt) ใช้ในระบบส่งกำลังทั่วไป เช่น เครื่องปั๊มน้ำ มอเตอร์ขนาดเล็ก และสายพานลำเลียง มีทั้งแบบสายเดียวและสายรวมหลายเส้น (banded belt)
สายพานวีเบลท์ไร้รอยต่อ (Raw Edge V-Belt) ตัวสายพานไม่มีรอยต่อ จึงมีความยืดหยุ่นสูงและส่งกำลังได้มากกว่า เหมาะกับพื้นที่ติดตั้งที่จำกัดและระบบที่ต้องการความแม่นยำสูง
สายพานวีเบลท์แบบหนามเตย (Cogged V-Belt) มีร่องหรือซี่ฟันด้านล่างสายพาน เพิ่มความยืดหยุ่น เหมาะกับระบบที่ต้องการความเร็วสูงและลดความร้อนสะสม

ข้อดีและข้อเสียของ V-belt

ข้อดี

ราคาไม่แพงและหาซื้อได้ง่าย ทำให้เป็นตัวเลือกที่ประหยัดสำหรับระบบส่งกำลัง การติดตั้งและบำรุงรักษาทำได้ง่าย ไม่ต้องใช้เครื่องมือซับซ้อนหรือช่างผู้เชี่ยวชาญพิเศษ
มีความยืดหยุ่นในการรองรับแรงกระแทกและการสั่นสะเทือน ช่วยปกป้องเครื่องจักรจากความเสียหายที่อาจเกิดจากการทำงานที่ไม่สม่ำเสมอ
ทำงานเงียบกว่าระบบเฟืองหรือโซ่ เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการความเงียบ เช่น ในบ้านเรือนหรือสำนักงาน
สามารถส่งกำลังได้ในระยะทางที่ค่อนข้างไกล และสามารถเปลี่ยนทิศทางการส่งกำลังได้ด้วยการใช้รอกหลายตัว

ข้อเสีย

มีการลื่นไถลเกิดขึ้นได้ โดยเฉพาะเมื่อมีการใช้งานหนักหรือสายพานหย่อน ทำให้ประสิทธิภาพการส่งกำลังลดลง
ต้องมีการบำรุงรักษาสม่ำเสมอ เช่น การปรับความตึงและการเปลี่ยนสายพานเมื่อเก่า เพื่อรักษาประสิทธิภาพการทำงาน
ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการความแม่นยำสูงในการส่งกำลัง เนื่องจากอาจมีการเปลี่ยนแปลงของอัตราส่วนความเร็วเล็กน้อย
อายุการใช้งานจำกัด โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมที่มีความร้อนสูงหรือสารเคมี ซึ่งอาจทำให้ยางเสื่อมสภาพเร็วขึ้น

สายพานร่อง A100 (Classical V-belt) จาก MAPROMASTERSHOP

สายพานร่อง A100 หรือสายพานร่องวีแบบคลาสสิกจาก SKF ที่จำหน่ายโดย MAPROMASTERSHOP ถูกออกแบบมาเพื่อใช้งานอย่างต่อเนื่องและทนทานยาวนาน ด้วยความยาว 100 นิ้ว หรือ 2,540 มิลลิเมตร สายพานนี้ผลิตจากเส้นใยโพลีเอสเตอร์คุณภาพสูง ซึ่งช่วยให้มีความแข็งแรงสูงและไม่ยืดตัวง่ายในระหว่างการทำงาน การเสริมด้วยแผ่นยางใยไฟเบอร์ในแนวขวางช่วยเพิ่มความคงทนและความมั่นคงขณะใช้งาน ไม่ว่าภาระงานจะหนักแค่ไหนก็ตาม

พื้นผิวสายพานถูกห่อหุ้มด้วยผ้าอุตสาหกรรมที่มีความทนทานต่อการเสียดสีสูง ช่วยยืดอายุการใช้งานและลดการสึกหรอ อีกทั้งสายพานนี้ยังมีคุณสมบัติทนทานต่อน้ำมันและความร้อน รวมถึงป้องกันไฟฟ้าสถิตได้ดี ช่วยรักษาความปลอดภัยและประสิทธิภาพของระบบส่งกำลังในสภาพแวดล้อมต่างๆ ด้วยการยืดตัวต่ำในระหว่างการใช้งาน สายพานจึงช่วยประหยัดพลังงานและทำให้เครื่องจักรทำงานได้อย่างราบรื่นและต่อเนื่อง เหมาะสำหรับผู้ที่ต้องการผลิตภัณฑ์คุณภาพสูงไว้ใช้งานจริง

การตรวจสอบสภาพสายพานเป็นประจำ เช่น การมองหาร่องรอยของการแตกร้าว การสึกหรอ หรือการเปลี่ยนรูปร่าง หากพบสิ่งผิดปกติควรเปลี่ยนสายพานใหม่ทันที นอกจากนี้ควรตรวจสอบสภาพรอกด้วยว่ามีการสึกหรอหรือร่องรอกเสียรูปร่างหรือไม่ การติดตั้งสายพานใหม่ควรทำอย่างระมัดระวัง หลีกเลี่ยงการใช้เครื่องมือแหลมคมที่อาจทำให้เกิดรอยบากหรือความเสียหาย และควรปรับความตึงตามคำแนะนำของผู้ผลิต เพื่อการทำงานที่มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น