การเปรียบเทียบระบบส่งกำลังแบบสายพานไทม์มิ่ง MXL และ S2M (ฟันแบบสี่เหลี่ยมคางหมูเทียบกับฟันแบบโค้ง)

1. บทนำ

สายพานไทม์มิ่งแบบฟันสี่เหลี่ยมคางหมูได้รับการพัฒนาขึ้นครั้งแรกโดยบริษัท Uniroyal Rubber ของสหรัฐอเมริกาในปี 1964 และค่อยๆ ถูกนำมาใช้ในงานส่งกำลังเชิงกล

รูปที่ 1: ลักษณะฟันของสายพานซิงโครนัสแบบฟันสี่เหลี่ยมคางหมู

ในสายพานไทม์มิ่งชนิดนี้ ซึ่งมีลักษณะเฉพาะคือรูปทรงฟันเป็นรูปสี่เหลี่ยมคางหมู ด้านข้างของฟันจะเป็นเส้นตรง รูปทรงเฉพาะนี้ทำให้เกิดการกระจุกตัวของความเค้นอย่างรุนแรงที่โคนฟัน ซึ่งที่ความเร็วสูงจะลดทั้งอายุการใช้งานและความสามารถในการรับน้ำหนักของสายพาน นอกจากนี้ ในระหว่างการส่งกำลัง สายพานเหล่านี้จะสร้างเสียงและแรงสั่นสะเทือนในระดับสูง ซึ่งจำกัดความเร็วในการทำงานสูงสุด การวิเคราะห์ความเค้นด้วยวิธีโฟโตอิลาสติกในภายหลังเผยให้เห็นว่า การกระจายความเค้นภายในรูปทรงฟันสี่เหลี่ยมคางหมูนั้นไม่สม่ำเสมออย่างมาก แสดงให้เห็นถึงการกระจุกตัวของความเค้นอย่างมีนัยสำคัญที่โคนฟัน ทำให้ฟันมีแนวโน้มที่จะแตกหักและเสียหาย ยิ่งไปกว่านั้น พื้นที่สัมผัสรับน้ำหนักจริงของฟันสี่เหลี่ยมคางหมูนั้นกินพื้นที่เพียงประมาณหนึ่งในสามของพื้นผิวด้านข้างของฟันทั้งหมด ซึ่งบ่งชี้ว่าการออกแบบนี้ล้มเหลวในการใช้ศักยภาพในการรับน้ำหนักทั้งหมดของฟันสายพานอย่างเต็มที่

ในปี 1973 บริษัท Uniroyal ได้พัฒนาสายพานไทม์มิ่งแบบฟันโค้งเดี่ยว (รู้จักกันในชื่อ HTD; ซึ่งตรงกับมาตรฐานภายในประเทศ JB/T 7512.1) การออกแบบนี้ช่วยลด "ผลกระทบจากรูปทรงหลายเหลี่ยม" ที่เกิดขึ้นในระบบส่งกำลังแบบสายพานได้อย่างมีประสิทธิภาพ และทำให้การกระจายแรงเค้นมีความเหมาะสมมากขึ้น ส่งผลให้มีการใช้งานอย่างแพร่หลายมากขึ้น อย่างไรก็ตาม ต่อมาพบว่าเมื่อความเร็วในการส่งกำลังเพิ่มขึ้นเกินกว่าระดับหนึ่ง สายพานแบบฟันโค้งเหล่านี้จะเริ่มมีเสียงดังและประสิทธิภาพการส่งกำลังลดลงอย่างเห็นได้ชัด ดังนั้น ในปี 1977 บริษัท Goodyear ของอเมริกาจึงได้ปรับเปลี่ยนรูปทรงฟันนี้เพื่อสร้างสายพานไทม์มิ่งแบบฟันโค้งแบน (STPD) การออกแบบนี้ช่วยปรับปรุงพลศาสตร์การไหลของอากาศ ณ ช่วงเวลาที่ฟันสายพานและฟันรอกสัมผัสกันอย่างมีนัยสำคัญ จึงช่วยลดแรงต้านการหน่วงของอากาศได้อย่างมาก ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่มักเกิดขึ้นกับการทำงานที่ความเร็วสูง

รูปที่ 2: ลักษณะโปรไฟล์ฟันของสายพานซิงโครนัสแบบฟันโค้ง STPD

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ประเทศจีนได้เห็นการเติบโตอย่างรวดเร็วในภาคส่วนภายในประเทศสำหรับอุปกรณ์รักษาความปลอดภัย อุปกรณ์การประชุมทางวิดีโอ เครื่องพิมพ์ และเครื่องถ่ายเอกสาร ส่งผลให้มีการใช้งานสายพานไทม์มิ่งอย่างแพร่หลายมากขึ้นในอุปกรณ์เหล่านี้ เนื่องจากอุปกรณ์ขนาดกะทัดรัดเหล่านี้มักต้องการกำลังส่งค่อนข้างต่ำและความเร็วในการทำงานปานกลาง จึงมักใช้สายพานขนาดเล็กเป็นหลัก นอกเหนือจากข้อกำหนดเรื่องระดับเสียงต่ำแล้ว ตัวชี้วัดประสิทธิภาพที่สำคัญที่สุดสำหรับการใช้งานเหล่านี้คืออายุการใช้งานและความแม่นยำในการส่งกำลังเชิงมุม สายพานไทม์มิ่งซีรีส์ MXL, S1.5M และ S2M ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อตอบสนองความต้องการเหล่านี้ ปัจจุบัน ผู้ผลิตในประเทศ รวมถึงผู้ผลิตที่มีชื่อเสียง ยังคงใช้สายพานไทม์มิ่ง MXL อย่างแพร่หลาย ในทางตรงกันข้าม ผู้ผลิตในต่างประเทศ โดยเฉพาะในญี่ปุ่น ได้นำสายพานไทม์มิ่งแบบ STPD มาใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็ก เช่น กลไกภายในของอุปกรณ์ทางการเงิน เครื่องพิมพ์ และเครื่องถ่ายเอกสาร

แม้ว่ารูปทรงฟันของสายพานไทม์มิ่ง MXL และ S2M จะแตกต่างกัน แต่ระยะห่างระหว่างฟันนั้นใกล้เคียงกันมาก โดยระยะห่างระหว่างฟันของ MXL คือ 2.032 มม. ในขณะที่ระยะห่างระหว่างฟันของ S2M คือ 2.000 มม. ดังนั้นจึงสามารถใช้งานในระบบขับเคลื่อนเดียวกันได้ ด้วยเหตุนี้ ผมจึงเลือกสายพานทั้งสองชนิดนี้มาทำการวิเคราะห์เปรียบเทียบ เพื่อให้สามารถประเมินข้อดีและข้อเสียของสายพานไทม์มิ่งทั้งสองประเภทนี้ได้อย่างชัดเจน จากการวิจัยและการทดสอบเปรียบเทียบในระบบขับเคลื่อนของอุปกรณ์ตรวจสอบทางการเงินและระบบรักษาความปลอดภัยมานานกว่าทศวรรษ พบว่าสายพาน S2M มีประสิทธิภาพเหนือกว่าสายพาน MXL อย่างสม่ำเสมอ ทั้งในด้านอายุการใช้งานและความแม่นยำในการส่งกำลัง

2. การวิเคราะห์เปรียบเทียบ

2.1 การเปรียบเทียบรูปทรงฟัน

ขั้นแรก เรามาเปรียบเทียบรูปทรงฟันของสายพานทั้งสองชนิดกัน ในรูปด้านล่าง เส้นสีเข้มแสดงถึงรูปทรงฟันของสายพานไทม์มิ่ง S2M ในขณะที่เส้นสีอ่อนแสดงถึงรูปทรงฟันของสายพานไทม์มิ่ง MXL ความหนาฐานของสายพานทั้งสองชนิดเท่ากันที่ 0.6 มม. อย่างไรก็ตาม ฟันของสายพาน S2M นั้นกว้างกว่าฟันของสายพาน MXL อย่างเห็นได้ชัด โดยเฉพาะที่โคนฟัน นอกจากนี้ รัศมีของส่วนโค้งของฟัน S2M (R0.2) ยังใหญ่กว่าของฟัน MXL (R0.13) สมมติว่าวัสดุของสายพานเหมือนกัน สายพาน S2M จะมีความแข็งแรงเชิงโครงสร้างที่เหนือกว่าสายพาน MXL ทำให้สามารถส่งกำลังได้มากกว่า ในทางกลับกัน หากความต้องการในการส่งกำลังเหมือนกัน สายพาน S2M จะมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าสายพาน MXL

เมื่อเทียบกับรอกแล้ว ความแข็งแรงของโครงสร้างและความทนทานต่อการสึกหรอของสายพานไทม์มิ่งมักจะต่ำกว่าเล็กน้อย ดังนั้น สายพานจึงมักเป็นปัจจัยจำกัดเกี่ยวกับอายุการใช้งานโดยรวมและความสามารถในการรับน้ำหนักของระบบขับเคลื่อน เนื่องจากตัวสายพานมักประกอบด้วยองค์ประกอบเสริมแรง เช่น ลวดเหล็กหรือเส้นใยไฟเบอร์กลาส ทำให้ฟันสายพานเป็นส่วนประกอบโครงสร้างที่อ่อนแอกว่า

รูปที่ 3: การเปรียบเทียบรูปทรงฟันของสายพานซิงโครนัสสองแบบ (ฟันรูปสี่เหลี่ยมคางหมู MXL และฟันโค้ง S2M)

ระบบขับเคลื่อนสายพานไทม์มิ่งแบบฟันโค้งแก้ปัญหานี้โดยการเพิ่มความหนาของฟันสายพานเพื่อเสริมความแข็งแรงของโครงสร้างสายพาน ในขณะเดียวกันก็ลดความหนาของฟันรอกลงเล็กน้อย (ซึ่งจะลดความแข็งแรงของโครงสร้างรอกลงเล็กน้อย) แนวทางการออกแบบนี้สอดคล้องกับความต้องการใช้งานจริงได้ดียิ่งขึ้น ส่งผลให้ทั้งอายุการใช้งานและความสามารถในการรับน้ำหนักดีขึ้นโดยรวม เรายังสามารถหาข้อมูลเฉพาะเกี่ยวกับประเด็นนี้ได้จากคู่มือทางเทคนิคที่จัดทำโดย Mitsuboshi Belting (ประเทศญี่ปุ่น) โปรดดูตารางด้านล่าง (แสดงตัวอย่างบางส่วน):

• รูปที่ 4: ความสามารถในการส่งกำลังพื้นฐานของสายพานไทม์มิ่ง MXL (บางส่วน)

• รูปที่ 5: ความสามารถในการส่งกำลังพื้นฐานของสายพานไทม์มิ่ง S2M (บางส่วน)

• รูปที่ 6: แรงบิดส่งกำลังที่อนุญาตสำหรับสายพานไทม์มิ่ง MXL (บางส่วน)

• รูปที่ 7: แรงบิดส่งกำลังที่อนุญาตสำหรับสายพานไทม์มิ่ง S2M (บางส่วน)

โปรดสังเกตว่าความกว้างมาตรฐานของสายพานไทม์มิ่ง S2M ที่แสดงด้านบนคือ 4 มม. ในขณะที่ความกว้างมาตรฐานของสายพานไทม์มิ่ง MXL คือ 6.4 มม. ไม่ว่าจะพิจารณาจากกำลังส่งที่อนุญาตหรือแรงบิดส่งกำลังที่อนุญาต สายพาน S2M ก็มีประสิทธิภาพเหนือกว่าสายพาน MXL อย่างน้อย 50% หากตัวเลขเหล่านี้ถูกปรับให้เป็นความกว้างของสายพานทั่วไป ข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพของสายพาน S2M เหนือสายพาน MXL ก็จะยิ่งชัดเจนมากขึ้น

2.2 การเปรียบเทียบคุณลักษณะการสร้างตาข่าย

ต่อไป เรามาเปรียบเทียบคุณลักษณะการเข้าคู่กันของสายพานไทม์มิ่งและรอกที่เกี่ยวข้องกัน

• รูปที่ 8: การเปรียบเทียบสภาวะการเข้าคู่ของสายพานไทม์มิ่งสองประเภท (MXL เทียบกับ S2M)

• รูปที่ 9: ขนาดพื้นฐานของพูลเลย์ไทม์มิ่งสองประเภท (MXL เทียบกับ S2M)

การเปรียบเทียบภาพถ่ายการประกอบชิ้นส่วนจริง:

• รูปที่ 10: การเข้ากันจริงของสายพานไทม์มิ่งและรอก MXL

• รูปที่ 11: การเข้าคู่กันจริงของสายพานไทม์มิ่งและรอก S2M

ดังที่สังเกตได้—และสอดคล้องกับรูปทรงฟันตามทฤษฎี—จะเห็นได้ว่ามีช่องว่างที่เห็นได้ชัดระหว่างสายพานไทม์มิ่ง MXL กับรอก เมื่อขยับสายพานด้วยมือ จะรู้สึกได้ถึงการลื่นไถลเล็กน้อย ในทางตรงกันข้าม ไม่มีช่องว่างที่มองเห็นได้ระหว่างสายพานไทม์มิ่ง S2M กับรอก เมื่อขยับสายพาน จะไม่เห็นการลื่นไถลด้วยตาเปล่า สายพานไทม์มิ่ง MXL แสดงให้เห็นช่องว่างที่ชัดเจนทั้งที่ด้านข้างและปลายฟัน ส่งผลให้เกิด "เอฟเฟกต์รูปหลายเหลี่ยม" ที่เด่นชัดกว่าเมื่อเทียบกับสายพานไทม์มิ่งที่มีรูปทรงฟันโค้ง

ดังแสดงในภาพด้านบน โปรไฟล์ฟันของสายพานไทม์มิ่ง MXL มีขนาดเล็กกว่าโปรไฟล์ของร่องพูลเลย์ ผลรวมทางทฤษฎีของช่องว่างทั้งสองด้านของฟันสายพานอยู่ที่ประมาณ 0.2 มม. ซึ่งหมายความว่าช่องว่างคิดเป็นประมาณ 18% ของความกว้างของฟัน นอกจากนี้ ความสูงของฟันที่ 0.51 มม. ยังน้อยกว่าความลึกของร่องที่สอดคล้องกันที่ 0.64 มม. เมื่อสายพานไทม์มิ่ง S2M เข้ากับพูลเลย์ ขนาดของฟันสายพานและร่องพูลเลย์จะเกือบเท่ากัน ส่งผลให้มีช่องว่างน้อยที่สุด ในทางทฤษฎี ช่องว่างรวมทั้งสองด้านของฟันสายพานแต่ละซี่มีค่าประมาณ 0.08 มม. ซึ่งเป็นช่องว่างที่เทียบเท่ากับประมาณ 6% ของความกว้างของฟัน นอกจากนี้ ความสูงของฟันและความลึกของร่องตรงกันอย่างสมบูรณ์ที่ 0.76 มม. ทำให้มั่นใจได้ว่าไม่มีช่องว่างในทิศทางแนวตั้ง (ความสูงของฟัน)

จากการวิเคราะห์ระยะห่างของการทำงาน จะเห็นได้ชัดว่า หากแรงดึงที่ใช้กับสายพานไทม์มิ่งไม่เพียงพอ ซึ่งจะทำให้เกิดการลื่นไถลระหว่างสายพานกับรอก จะส่งผลให้ความแม่นยำในการส่งกำลังลดลงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ในทางทฤษฎี ความแม่นยำในการส่งกำลังของระบบสายพานไทม์มิ่ง MXL นั้นต่ำกว่าระบบ S2M เล็กน้อย หากพิจารณาจากมุมมองทางเรขาคณิตอย่างเคร่งครัด ความคลาดเคลื่อนเชิงมุมสำหรับสายพาน MXL จะอยู่ที่ประมาณ (โดยที่ Z2 คือจำนวนฟันบนรอกขับ) 18% × 360°/Z2 ในทางกลับกัน ความคลาดเคลื่อนเชิงมุมสำหรับสายพาน S2M จะอยู่ที่ประมาณ 6% × 360°/Z2 อย่างไรก็ตาม ในการใช้งานจริง แรงดึงของสายพานมักจะถูกรักษาไว้ในระดับที่ค่อนข้างสูง เพื่อลดการลื่นไถล ซึ่งหมายความว่าความแม่นยำที่ได้จริงมักจะสูงกว่าค่าทางทฤษฎีเหล่านี้

สายพานไทม์มิ่ง MXL นั้น การสัมผัสจะเกิดขึ้นเฉพาะระหว่างโคนฟันและยอดของรอกเท่านั้น ทำให้เกิดการกระจุกตัวของแรงกดค่อนข้างมาก ซึ่งจำกัดแรงดึงสูงสุดที่สายพานสามารถรับได้ ในทางตรงกันข้าม สายพานไทม์มิ่ง S2M สัมผัสกับรอกทั้งที่ปลายฟันและโคนฟัน ส่งผลให้มีการกระจายแรงที่สม่ำเสมอกว่า ซึ่งช่วยลด "ผลกระทบจากรูปทรงหลายเหลี่ยม" ได้อย่างมาก นอกจากนี้ กระบวนการเข้าเกียร์ยังราบรื่นกว่าอย่างเห็นได้ชัด เนื่องจากรูปทรงฟันโค้งของสายพาน ดังนั้น สายพาน S2M ที่มีฟันโค้งเหล่านี้จึงรับน้ำหนักได้ดีกว่าและมีอายุการใช้งานยาวนานกว่า

3. การทดสอบเชิงประจักษ์

สำหรับการประเมินนี้ ได้เลือกกล้องวงจรปิดแบบ PTZ (Pan-Tilt-Zoom) มาใช้เพื่อประเมินความแม่นยำของความสามารถในการกำหนดตำแหน่งที่ตั้งไว้ล่วงหน้า ได้ทำการทดสอบระบบส่งกำลังสองแบบที่แตกต่างกัน คือ แบบหนึ่งใช้ฟันเฟืองแบบ MXL และอีกแบบใช้ฟันเฟืองแบบ S2M ทั้งสองระบบใช้มอเตอร์รุ่นเดียวกัน ยกเว้นรอกและสายพานขับเฉพาะรุ่นแล้ว ส่วนประกอบอื่นๆ ในชุดประกอบยังคงเหมือนเดิมทุกประการ ระบบส่งกำลังของกล้องทำงานผ่านแกนหมุนสองแกน ดังแสดงในรูปที่ 12 โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เลนส์กล้องสามารถหมุนได้ 360° อย่างต่อเนื่องรอบแกน Z และหมุนไปมาได้ในช่วง 110° รอบแกน Y การเคลื่อนที่ทั้งสองแบบนี้ขับเคลื่อนด้วยสายพานไทม์มิ่ง สำหรับการทดสอบนี้ เรามุ่งเน้นไปที่กลไกการหมุนในแนวตั้ง ซึ่งมีอัตราส่วนการส่งกำลัง 1:4 (ประกอบด้วยรอกขับ 20 ฟันและรอกตาม 80 ฟัน) สายพาน MXL ที่ใช้คือรุ่น "180MXL" (ความยาวช่วงฟัน 365.76 มม.) ส่วนสายพาน S2M ที่ใช้คือรุ่น "S2M364" (ความยาวช่วงฟัน 364 มม.) เลนส์กล้องถูกวางไว้ที่ระยะ 15.6 เมตรจากมาตราส่วนอ้างอิงที่ใช้ในการวัด

ตำแหน่งที่ตั้งไว้ล่วงหน้าเป็นวิธีการเชื่อมโยงพื้นที่สำคัญที่อยู่ภายใต้การเฝ้าระวังเข้ากับสถานะการทำงานของกล้อง PTZ ไม่ว่าจะควบคุมด้วยตนเองหรือตั้งโปรแกรม กล้อง PTZ สามารถหมุนไปยังตำแหน่งเชิงมุมใดก็ได้ ซึ่งสามารถกำหนดค่าและบันทึกเป็นตำแหน่งที่ตั้งไว้ล่วงหน้าได้ การเรียกใช้ตำแหน่งที่ตั้งไว้ล่วงหน้าเป็นฟังก์ชันมาตรฐานของกล้อง PTZ สำหรับการเฝ้าระวัง ไม่ว่าเลนส์กล้องจะหันไปทางทิศใดในขณะนั้น เมื่อเรียกใช้ตำแหน่งที่ตั้งไว้ล่วงหน้าแล้ว กล้องจะหมุนไปยังตำแหน่งนั้นอย่างรวดเร็ว

รูปที่ 12: แผนผังการทดสอบเพื่อเปรียบเทียบความแม่นยำของระบบส่งกำลังแบบสายพานไทม์มิ่ง

เมื่อเรียกตำแหน่งที่ตั้งไว้ล่วงหน้าผ่านซอฟต์แวร์ กล้อง PTZ จะหมุนไปยังตำแหน่งที่สอดคล้องกัน อย่างไรก็ตาม มักจะเกิดการเบี่ยงเบนจากตำแหน่งที่ตั้งค่าไว้แต่แรก นอกเหนือจากอิทธิพลของซอฟต์แวร์และมอเตอร์แล้ว ปัจจัยหลักที่ทำให้เกิดการเบี่ยงเบนนี้คือข้อผิดพลาดในการส่งกำลังของสายพานภายในกลไกของกล้อง PTZ เพื่อขจัดอิทธิพลของซอฟต์แวร์และมอเตอร์ การทดสอบจึงดำเนินการโดยใช้กล้อง PTZ ตัวเดียวที่ติดตั้งมอเตอร์รุ่นเดียวกันตลอดกระบวนการ มีการสลับเฉพาะรอกและสายพานไทม์มิ่งเท่านั้น ดังนั้น รอกและสายพานจึงเป็นตัวแปรเดียวในการทดลอง การเบี่ยงเบนที่วัดได้จริงระหว่างการทดสอบเหล่านี้เป็นตัวบ่งชี้โดยตรงถึงความแม่นยำในการส่งกำลังในโลกแห่งความเป็นจริงที่ระบบสายพานไทม์มิ่ง MXL ทำได้เมื่อเทียบกับระบบสายพานไทม์มิ่ง S2M

จากข้อมูลการทดสอบในตารางที่ 1 พบว่าสายพานไทม์มิ่ง S2M มีความแม่นยำสูงกว่าสายพานไทม์มิ่ง MXL อย่างเห็นได้ชัดภายใต้สภาวะการทำงานเดียวกัน เมื่อแรงดึงของสายพานเกิน 25 N การเพิ่มความดึงขึ้นอีกจะทำให้ความแม่นยำดีขึ้นเพียงเล็กน้อยเท่านั้น และเมื่อเกิน 30 N ผลกระทบของการเพิ่มแรงดึงต่อความแม่นยำจะลดลงอย่างมาก ที่น่าสังเกตคือ สายพานไทม์มิ่ง S2M สามารถให้ความแม่นยำในการส่งกำลังที่เหนือกว่าแม้ในสภาวะแรงดึงที่ค่อนข้างต่ำ นอกจากนี้ ยังพบว่าลักษณะการหน่วงของระบบการเคลื่อนที่มีผลกระทบอย่างมากต่อความแม่นยำในการส่งกำลังด้วย

ตารางที่ 1: ข้อมูลการทดสอบเกี่ยวกับค่าเบี่ยงเบนเมื่อเรียกคืนตำแหน่งที่ตั้งไว้ล่วงหน้า (โปรดดูข้อมูลต้นฉบับในบทความ)

4. ข้อมูลการทดสอบความแข็งแรงดึง

ดังแสดงในภาพที่อ้างอิงจากข้อมูลที่จัดทำโดย Bando Chemical Industries: สายพานไทม์มิ่ง MXL และ S2M ผลิตจากวัสดุยางและมีความหนาฐานเท่ากันที่ 0.6 มม. ด้วยองค์ประกอบวัสดุที่เหมือนกัน ความแข็งแรงดึง (เรียกว่า "ความแข็งแรงขาด" ในแบบร่างทางเทคนิค) จึงเทียบเท่ากันโดยพื้นฐาน (หมายเหตุ: ค่าความหนาของสายพานที่แสดงในแผนภาพรวมถึงความสูงของฟันด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ในขณะที่สายพาน MXL และ S2M มีความหนาฐาน 0.6 มม. ความหนาทั้งหมด—รวมถึงฟัน—คือ 1.1 มม. สำหรับสายพาน MXL และ 1.31 มม. สำหรับสายพาน S2M)

• รูปที่ 13: วัสดุและโครงสร้างของสายพานไทม์มิ่ง MXL

• รูปที่ 14: วัสดุและโครงสร้างของสายพานไทม์มิ่ง S2M

5. สรุปและอภิปราย

โดยสรุปแล้ว สายพานไทม์มิ่งฟันโค้ง S2M มีประสิทธิภาพเหนือกว่าสายพานไทม์มิ่งฟันสี่เหลี่ยมคางหมู MXL ในแง่ของความแม่นยำในการส่งกำลัง ซึ่งถือเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญของสายพานฟันโค้ง ข้อกำหนดในการติดตั้งสายพานฟันโค้งนั้นคล้ายคลึงกับสายพานฟันสี่เหลี่ยมคางหมู แต่มีอายุการใช้งานยาวนานกว่าและรองรับการตั้งค่าความตึงได้หลากหลายกว่า ในแง่ของต้นทุน แม้ว่าน้ำหนักต่อหน่วยความกว้างของสายพานไทม์มิ่ง S2M จะสูงกว่าเล็กน้อย และต้นทุนสำหรับความกว้างที่เท่ากันอาจสูงกว่าเล็กน้อย (ประมาณ 1.18:1) แต่ก็สามารถผลิตได้ด้วยรูปทรงที่แคบกว่า ดังนั้น ต้นทุนที่แท้จริงจึงไม่จำเป็นต้องสูงกว่าสายพานไทม์มิ่ง MXL ในความเป็นจริงแล้ว มักจะต่ำกว่า ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบที่ชัดเจนในแง่ของการลดปริมาตรโดยรวมของระบบส่งกำลัง จากการคำนวณความสามารถในการส่งกำลัง พบว่าสายพานไทม์มิ่ง S2M กว้าง 4 มม. สามารถใช้ทดแทนสายพานไทม์มิ่ง MXL กว้าง 6.4 มม. ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งอาจช่วยลดต้นทุนจริงได้มากกว่า 25%

แม้ว่าจีนจะกำหนดมาตรฐานระดับชาติสำหรับสายพานไทม์มิ่งฟันโค้งซีรีส์ HTD แล้ว แต่การนำไปใช้งานยังไม่แพร่หลายนัก นอกจากนี้ ยังขาดมาตรฐานที่กำหนดไว้สำหรับสายพานไทม์มิ่งฟันโค้งขนาดเล็กและขนาดไมโคร (โดยเฉพาะขนาดที่เล็กกว่าซีรีส์ 3M) อย่างเห็นได้ชัด

การออกแบบฟันโค้งได้รับการพัฒนาเพิ่มเติมไปสู่ซีรีส์ RPP ซึ่งมีลักษณะฟันโค้งเว้าแบบพาราโบลาที่ด้านบน ทำให้เกิดระดับเสียงที่ต่ำลงกว่าเดิม ดังแสดงในรูปที่ 15

รูปที่ 15: โปรไฟล์ฟันพาราโบลาแบบเว้าด้านบน RPP

6. บทสรุป

สายพานฟันรูปสี่เหลี่ยมคางหมูมีประวัติการใช้งานในประเทศจีนมายาวนานกว่าและยังคงใช้กันอย่างแพร่หลาย อย่างไรก็ตาม ข้อดีที่เหนือกว่าของสายพานฟันโค้งนั้นไม่อาจปฏิเสธได้ ดังนั้น จึงควรมีการดำเนินนโยบายอย่างจริงจังเพื่อส่งเสริมและสนับสนุนการนำสายพานฟันโค้งมาใช้แทนสายพานฟันรูปสี่เหลี่ยมคางหมู โดยเฉพาะอย่างยิ่งในภาคอุตสาหกรรมขนาดเล็ก เพื่อเร่งการกำหนดมาตรฐานที่เกี่ยวข้องและอำนวยความสะดวกในการยกระดับและพัฒนาอุตสาหกรรมการผลิตภายในประเทศให้ทันสมัย