فولی و تسمه برج خنک کننده (pulley & belt) قطعاتی گرد و منعطف هستند که با هدف انتقال توان مکانیکی از موتور به فن کولینگ تاور به کار میروند. سیستم انتقال قدرت در برج خنک کن شامل فولی (که گاهاً به اشتباه پولی نامیده میشود) و تسمه که بین محور موتور و شفت فن قرار میگیرد. فولی و تسمه برج خنک کننده با انتقال دقیق گشتاور و حفظ سرعت بهینه از لرزش های غیرعادی جلوگیری کرده و راندمان سیستم را ارتقا میدهد. از مزایای فولی و تسمه برج خنک کننده قابلیت تنظیم کشش و تغییر نسبت انتقال برای مدیریت دبی جریان هوا میباشد. معمولاً فولی ها را از جنس آهن چدنی یا استیل و تسمه ها را از متریال لاستیک تقویتی با الیاف مقاوم میسازند. ادامه این نوشتار به بررسی دقیق انواع فولی و تسمه برج خنک کننده، مزایا و روش نصب و نگهداری آنها اختصاص دارد.
مکانیزم عملکرد فولی و تسمه برج خنک کننده چگونه است؟
مکانیزم عملکرد فولی و تسمه برج خنک کننده بر پایه انتقال پیوسته گشتاور از طریق اصطکاک یا درگیری مکانیکی است. تسمه حلقهای انعطاف پذیر است که بین فولی محرک (دارای توان) و فولی پیرو (متصل به بار) قرار میگیرد. سپس با کشش اولیه نیروی سطحی لازم برای انتقال قدرت ایجاد میشود. تسمه اصطکاکی (V-belt) با انطباق هندسه گوهای تسمه با شیار فولی نیروی عمودی و توان انتقال را افزایش میدهند. متقابلاً تسمه تایمینگ با درگیری فیزیکی دندانهها با شیار فولی انتقال دقیق و بدون لغزش را ممکن میسازند. در هر دو حالت، انرژی مکانیکی بین دو محور منتقل شده و ضمن جذب ارتعاشات، نسبت دور بر اساس قطر فولی تغییر میکند.
اجزای سیستم فولی و تسمه برج خنک کننده
الف) کاهش دور یا کاهنده سرعت:
در سیستم های تهویه مطبوع و صنعتی، «کاهش دور» (Speed Reduction) در برج خنک کننده به معنای کاهش سرعت دورانی (RPM) فن نسبت به دور موتور الکتریکی است. با توجه به اینکه موتورهای الکتریکی معمولاً با دورهای استاندارد (مانند ۱۴۵۰ یا ۲۹۰۰ دور در دقیقه) کار میکنند و فنهای بزرگ برج خنک کننده برای بازدهی بهینه و کاهش نویز نیاز به دورهای بسیار پایینتری دارند، از سیستمهای انتقال قدرت کاهنده استفاده میشود.
اجزای کاهش دور برج خنک کننده
- شافت: میله ای تو پر که حرکت دوار فلکه را به پروانه منتقل می کند. شفت یا شافت از یکسو به هاب فن و از سوی دیگر به فلکه متصل میگردد.
- بلبرینگ: حرکت دوار فلکه از طریق شفت به بلبرینگ انتقال می یابد. بلبرینگ ها در کاهش دور سری Z از نوع کفگرد و عموماً از برندهای SKF آلمان ، ناچی کو ژاپن یا KG چین قابل ارائه می باشد
- فلکه: این بخش با متریال عمدتاً چدنی و سخت از یک سو به شفت و صفحه و یک از طرف دیگر به به تسمه اتصال می یابد. فلکه کاهش دور در موارد خاص از جنس استیل یا استنلس استیل نیز ساخته می شود.
ب) فولی سر موتور:
در طراحی سیستم فولی و تسمه برج خنک کننده فولی سر موتور مستقیماً به الکتروموتور کولینگ تاور نصب شده و معمولاً از 2 شیار تا 6 شیار تولید میشود. قطر فولی موتور عمدتاً از سایز 8 الی 14 سانتی متر میباشد. سایز شفت فولی موتور بر اساس توان موتور تعیین میگردد. اصولاً جنس فولی سر موتور از آلومینیوم، فولاد، استیل یا چدن است.
انواع فولی سر موتور بر اساس متریال
1) فولی آلومنیومی
ویژگیها: وزن کم و کاهش اینرسی دورانی (کاهش بار بر روی موتور هنگام راه اندازی و تغییر سرعت)؛ رسانایی حرارتی مناسب برای دفع گرمای ناشی از اصطکاک.
متریال و ساخت: استفاده از آلیاژهای سری ۵۰۰۰، ۶۰۰۰ و در برخی مدلها منگنز. انجام عملیات سخت کاری (آنودایز سخت) جهت افزایش استقامت سطحی.
مزایا و عملکرد:
مقاومت: تولید قطعات ضدسایش، ضدخوردگی، ضدپوسیدگی و ضدچکشکاری؛ مناسب برای شرایط محیطی خشن.
تنوع: تولید در مدلهای دو، سه، چهار و شش تسمه.
برتری: عدم زنگ زدگی و پوسیدگی نسبت به چدن و فولاد
2) فولی چدنی
ویژگیها: ساخت با فرآیند ریخته گری دقیق و ماشین کاری پیشرفته CNC؛ دارای ساختار متراکم با پایداری و مقاومت بسیار بالا در برابر سایش و خوردگی مکانیکی؛ مناسب برای سیستمهای با گشتاور بالا (High Torque).
محافظت و پوششدهی: جهت مقابله با اکسیداسیون و زنگ زدگی از پوششهای تخصصی (مانند رنگهای چکشی یا عایق فام) بهره میبرند. این عمل علاوه بر مقاومت حرارتی، ماندگاری در محیطهای مرطوب (بهویژه سیستمهای ایرواشر) را تضمین میکند.
عملکرد و نصب:
بالانس: انجام فرآیند بالانس دینامیکی دقیق جهت به حداقل رساندن لرزش فن و الکتروموتور.
سازگاری: تطابق کامل با استانداردهای تسمه V-belt و قابلیت نصب آسان با بوشهای مخروطی (Taper Bush).
ابعاد: مشابه مدلهای آلومینیومی (۸ تا ۱۶ سانتیمتر برای موتور و ۲۰ تا ۷۰ سانتیمتر برای فن) جهت هدف کاهش دور موتور و انتقال آن به فن.
3) فولی فولاد کربن (آهنی)
ویژگیها: دارای استحکام مکانیکی و مقاومت سایشی فوق العاده؛ مناسب برای سیستم انتقال قدرت با گشتاور بالا.
ابعاد:
فولی موتور: ۱۰ تا ۱۵ (یا ۱۷) سانتیمتر.
فولی کاهش دور (پروانه): ۲۰ تا ۷۰ سانتیمتر (وظیفه کاهش سرعت موتور و اتصال به پروانه را بر عهده دارد).
نکات مهم در انتخاب:
اینرسی: وزن بالای فولاد و افزایش اینرسی، عامل فشار مضاعف به موتور و یاتاقانها هنگام راه اندازی سیستم.
خوردگی: به علت محیط مرطوب برج استفاده از پوششهای ضدخوردگی برای افزایش طول عمر قطعه الزامیست.
4) فولی استیل
انواع و گریدها: عرضه در سه گرید استاندارد ۳۰۴، ۳۱۶ و ۳۱۶L جهت انطباق با شرایط محیطی مختلف.
کاربرد تخصصی: گریدهای ۳۱۶ و ۳۱۶L برای محیطهای با سمیت شیمیایی بالا، رسوب شدید و تماس مستقیم با بخارات اسیدی (خصوصاً در جریان هوای خروجی فن) طراحی شده اند.
ویژگیهای فنی:
مقاومت در برابر خوردگی: به دلیل وجود مولیبدن (Mo)، سری ۳۱۶ مقاومت بسیار بالایی در مواجهه با خوردگی حفرهای دارد.
پایداری ساختاری: بیتفاوتی نسبت به سایش، پوسیدگی و واکنشهای شیمیایی؛ حفظ دقت ابعادی و ساختار حتی در حضور اسیدهای شدید.
چالش تولید: فرآیند ماشین کاری و تراشکاری این قطعات به دلیل سختی و خواص مکانیکی بالا پیچیدهتر است که منجر به تولید قطعاتی با طول عمر بسیار بالا میشود.
ج) تسمه
معمولاً برای فولی و تسمه برج خنک کننده از تسمه های V-belt گرید B استفاده میگردد. دلیل این انتخاب تطابق ابعاد شیار تسمه با استانداردهای جهانی و همچنین عملکرد بهینه این گرید در توان موتورهای معمول کولینگ تاور است.
تفاوت انواع تسمه:
- تسمه گرید A: عموماً برای کولرهای گازی کوچک که توان موتور آنها پایین است، مناسب هستند.
- تسمه گرید B: برای برجهای خنککننده به دلیل توان موتور بالاتر و نیاز به انتقال قدرت بیشتر، استفاده میشوند.
- تسمه دندهای (مانند تسمه تایم خودرو): تسمه دنده ای برای سیستمهایی طراحی شدهاند که ضربات شدید و ناگهانی به آنها وارد میشود. دندانه های تسمه در این حالت از قفل شدن و لغزش آن جلوگیری کرده و انتقال قدرت را با اطمینان بیشتری انجام میدهند. در برج خنک کننده به سبب عدم وجود ضربات شدید نیازی به استفاده از تسمه دندهای نیست.
مشخصات تسمه V-belt:
- ظاهر: تسمههای V-belt شکلی ذوزنقه (V) مانند دارند که در مقطع خود دیده میشود.
- کاربرد: صرفاً برای برجهای خنککننده و سیستمهایی که ضربات شدید ندارند، مناسب است.
- گریدها: شامل A، B و C که گرید B رایجترین نوع برای برج خنک کننده است.
- سایز: معمولاً از سایز ۵۰ تا ۲۵۰ تولید میشوند.
جنس تسمه برج خنک کننده
معمولاً تسمه برج خنک کننده با ساختار چندلایه و هسته مقاوم در برابر کشش و بدنه انعطاف پذیر تشکیل میشود. هسته وظیفه تحمل نیروی کششی و حفظ طول تسمه را بر عهده دارد. در حالی که بدنه یا دندانهها با فولی درگیر شده و وظیفه انتقال نیرو، گشتاور و حرکت را انجام میدهند.
الف) لاستیک نئوپرن (neoprene rubber)
در ساخت بخشهای مربوط به تسمه برج خنک کننده نئوپرن یکی از مواد متداول برای ساخت بدنه تسمه اصطکاکی و برخی تسمه تایمینگ است. این ماده انعطاف پذیری مناسب، مقاومت قابل قبول برابر تغییرات دما و قابلیت کارکرد مطلوب مشروط به شرایط عمومی را داراست. با این حال تماس طولانی مدت با روغنهای معدنی، گریس و برخی مواد شیمیایی باعث تورم، ترک خوردگی یا کاهش خواص مکانیکی نئوپرن میشود. بنابراین در محیطهای روغنی، انتخاب دقیق نوع تسمه و ترکیب لاستیکی آن الزامی است.
ب) الیاف آرامید یا کولار (aramid/kevlar)
الیاف آرامید مناسب کاربردهای مستلزمِ تحمل ضربات ناگهانی، بارهای متغیر و شتاب گیریهای مکررِ تسمه میباشد. این الیاف نسبت استحکام به وزن بالایی دارد و با تحمل نیروی کششی زیاد مقاومت مناسبی در مقابل ضربه و خستگی ارائه میکند. تسمه های دارای هسته آرامید معمولاً سبکتر از نمونههای دارای کابل فولادی هستند، اما قیمت بالاتری دارند و برای عملکرد مطمئن باید در برابر رطوبت، حرارت و مواد شیمیایی سازگار با آنها انتخاب شوند.
ج) کابل فولادی (steel cord)
کابل فولادی انعطاف پذیری کمتری نسبت به برخی الیاف مصنوعی دارد. خمیدگی مکرر، هم راستایی نامناسب و یا انتخاب شعاع خم کوچک، ریسک بروز آسیب و خستگی تسمه را افزایش میدهد. کابل فولادی جزو تجهیزات استاندارد برج محسوب نمیشوند و کاربرد آن بسیار محدود است.
د) الیاف شیشه یا فایبرگلاس (fiberglass)
الیاف شیشه یا فایبرگلاس یکی دیگر از مواد برای ساخت هسته تسمه های تایمینگ است. این الیاف استحکام کششی مناسبی دارند و میزان کرنش (کشیدگی) آنها تحت بارگذاری بسیار ناچیز است؛ نتیجتاً طول تسمه طی زمان و هنگام کار تغییر زیادی نمیکند. استفاده از الیاف شیشه باعث حفظ دقت نسبت انتقال میان فولی و تسمه و کاهش تغییرات طولی تسمه میشود. متقابلاً تسمه هنگام مواجهه با خمکاری شدید و ضربات ناگهانی نسبت به الیاف آرامید آسیب پذیرتر است. البته شایان ذکر است الیاف شیشه در ساختار تسمه برج خنک کننده کاربردی ندارند و صرفاً در شرایط خاص و استثنایی به کار میروند.
مزایای استفاده از فولی و تسمه
- جذب ضربه و کاهش ارتعاشات
- امکان فاصله گیری محورها
- قابلیت تغییر نسبت سرعت
- هزینه کم و نگهداری آسان
- عملکرد بیصدا
- سادگی در نصب و جایگزینی
- عدم نیاز به دقت ساخت بسیار بالا در محورها
معایب فولی و تسمه برج خنک کننده
- لغزش یا سُر خوردن
- کاهش دقت در موقعیتدهی
- افت بازدهی انرژی
- عمر محدود و نیاز به تنظیم دورهای
- محدودیت در انتقال توانهای بسیار بالا
- نیاز به تنظیم کشش
روش نصب فولی و تسمه برج خنک کننده
برای نصب اصولی و استاندارد فولی و تسمه برج خنک کننده این چک لیست کاربردی را دنبال کنید:
۱. آماده سازی فولی و تسمه برج خنک کننده
قطع برق: دستگاه را کاملاً از مدار خارج کنید.
تمیزکاری: سطح شفتها از هرگونه روغن، زنگ زدگی یا آلودگی پاک شود.
بررسی قطعات: از سلامت فولی ها و تطابق کامل تسمه با پروفایل شیارها مطمئن شوید.
۲. نصب فولی ها
استقرار: فولی ها را روی شفت قرار داده و با خار (key) یا پیچهای قفلی (set screw) کاملاً ثابت کنید (نباید لقی داشته باشد.)
تراز سازی: با یک خط کش صاف یا ابزار لیزری، هم راستایی دو فولی را در هر دو صفحه (محوری و زاویهای) بررسی نمایید.
۳. نصب تسمه
حالت شل: قبل از انداختن تسمه، فاصله فولی ها را به حداقل برسانید (شلی کامل)
جایگذاری: تسمه را بدون فشار فیزیکی یا پیچ خوردگی، ابتدا دور فولی کوچک و سپس فولی بزرگ بیندازید.
تطابق دندانهها: در تسمه های تایمینگ، دندانهها را دقیقاً روی شیارهای فولی منطبق کنید.
۴. تنظیم کشش فولی و تسمه برج خنک کننده
اعمال کشش: با بهره گیری از مکانیزم تنظیم (تسمه سفت کن یا جابجایی موتور) کشش لازم را ایجاد نمایید.
تست انحراف: با اعمال فشار انگشت به نقطه مرکزی بازه تسمه، انحراف باید مطابق استاندارد (حدود ۱.۵٪ طول دهانه) باشد.
5. راه اندازی فولی و تسمه برج خنک کننده
چرخش دستی: تسمه را با دست یک دور کامل بچرخانید تا از نشستن صحیح آن مطمئن شوید.
اجرای آزمایشی: دستگاه را چند دقیقه بدون بار روشن کنید.
آچارکشی مجدد: پس از چند ساعت کارکرد اولیه، کشش تسمه مجدداً چک شود (تسمه های نو پس از کارکرد اولیه کمی شل میشوند.)
نکته طلایی: هرگز تسمه را با ابزار نوک تیز یا اعمال زور زیاد جا نیندازید. این کار باعث آسیب دیدن هسته مقاومتی (Cord) و پارگی زود هنگام آن میشود.
نحوه نگهداری فولی و تسمه برج خنک کننده
بازرسی دورهای: تسمه و شیارهای فولی را هر ۳ ماه یا هر ۵۰۰ ساعت کارکرد بررسی کنید. از ساییدگی لبهها، ترک خوردگی، پوسیدگی یا جدا شدن لایهها غافل نشوید.
نظافت: فولی و تسمه برج خنک کننده را از روغن، گریس، گرد، رطوبت و ذرات ساینده تمیز نگه دارید. برای تمیزکاری فقط از پارچه خشک یا محلولهای غیرخورنده استفاده کنید. هرگز حلالهای شیمیایی قوی را روی تسمه لاستیکی/پلی اورتان نزنید.
کنترل کشش: کشش تسمه به صورت دوره ای بررسی گردد. تسمه های نو پس از راه اندازی اولیه کمی شل میشوند. هنگام شل شدن تسمه ها را طبق روش انحراف (حدود ۱.۵٪ طول دهانه) دوباره تنظیم کنید.
جلوگیری از گرمای بیش از حد: تسمه باید دور از کانون های حرارتی نصب شود و کارکرد آن تحت بارهای سنگین طولانی مدت توصیه نمیگردد.
زمان تعویض فولی و تسمه برج خنک کننده
معمولاً با مشاهده علائمی مانند ساییدگی، لغزش، کاهش کشش یا صدای غیرعادی زمان تعویض فولی و تسمه برج خنک کننده فرا میرسد. همچنین خوردگی، تاب برداشتن فولی یا ناهم محوری بین فولی موتور و فن نشانههای از نیاز به تعویض این قطعات میباشند. تأخیر برای تعویض فولی و تسمه فرسوده باعث کاهش راندمان کولینگ تاور، افزایش مصرف برق و حتی آسیب به موتور و فن میگردد. بنابراین بازرسی دورهای و تعویض به موقع این اجزا به کاهش هزینههای تعمیرات و جلوگیری از توقف ناگهانی سیستم کمک شایانی میکند.
تماشا ویدیو مرتبط در کانال آپارات دماگستر
مطالب مشابه سایت دماگستر:
