آشنایی با انواع تسمه
در این مقاله، انواع اصلی تسمه‌های انتقال قدرت معرفی و تشریح می‌شوند؛ از تسمه‌های تایمینگ یا سنکرون (سینی‌کرون) با درگیری مثبت برای انتقال دقیق حرکت، تا تسمه‌های ضربدری که با پیچشِ شکل ٨ امکان تغییر جهت گردش محور متحرک را فراهم می‌آورند. سپس ساختار چندلطریفی تسمه‌های پلی-V بررسی شده که با ریزشیب‌های طولی قدرت بالایی ارائه می‌کنند، و تسمه‌های تخت که از نخستین راهکارهای انقلاب صنعتی برای انتقال حجم بالای انرژی با سرعت زیاد بوده‌اند. در ادامه به تسمه‌های دندانه‌ای (کُپلت) پرداخته می‌شود؛ محصولاتی با دندانه‌های داخلی جهت درگیری با پولی‌های مخصوص برای انتقال بدون لغزش. در نهایت نیز تاریخچه تسمه چرمی و کاربردهای اولیه آن در عصر پارچه‌‌ریسی و ماشین‌آلات اولیه مرور می‌شود. هر دسته با اشاره به اصول طراحی، مزایا، معایب و کاربردهای متداول ارائه شده است که می‌تواند راهنمای جامعی برای انتخاب نوع مناسب در پروژه‌های صنعتی و نیمه‌صنعتی باشد.
تسمه‌های تایمینگ یا سنکرون
تعریف و اصول عملکرد
تسمه‌های تایمینگ یا سنکرون (synchronous belts) به‌عنوان تسمه‌های با درگیری مثبت شناخته می‌شوند که دندانه‌های قالب‌شده روی سطح داخلی تسمه با دندانه‌های پولی (sprocket) منطبق می‌گردد و انتقال نیرو کاملاً بدون لغزش انجام می‌شود . این تسمه‌ها همانند زنجیرها ولی بدون نیاز به روانکاری و صدای زیاد کارکرد، حرکت شفت‌ها را با دقت بالا هماهنگ می‌سازند .
مزایا و کاربردها
این نوع تسمه‌ها دارای راندمان مکانیکی بالایی تا ۹۸٪ هستند که از راندمان ۹۱–۹۸٪ زنجیرها و ۹۳–۹۸٪ تسمه‌های V نیز بالاتر است . نبود کشش اضافی و تقریباً عدم کشسانی باعث حفظ نرخ انتقال توان ثابت و کاهش اعوجاج در سرعت‌های بالا می‌شود . به همین دلیل در خودروها (انتقال حرکت میل‌سوپاپ)، چاپگرها، دستگاه‌های CNC و ربات‌های صنعتی کاربرد گسترده‌ای دارند .
تسمه‌های ضربدری
تعریف و عملکرد
تسمه‌های ضربدری (crossed belt drives) که به آن‌ها تسمه پیچ‌خورده نیز گفته می‌شود، با یک پیچش ۱۸۰ درجه‌ای مانند شکل عدد ٨ بین دو پولی، جهت گردش محور خروجی را خلاف جهت محور ورودی می‌کنند . در این پیکربندی، تسمه ابتدا روی پولی در بالا قرار گرفته و سپس از زیر پولی ورودی عبور می‌کند و به سمت پولی دوم بازمی‌گردد.
مزایا و محدودیت‌ها
این روش نسبت به گیربکس ساده توانایی معکوس جهت دور شفت خروجی را بدون نیاز به چرخ‌دنده‌های اضافی فراهم می‌کند . بااین‌حال، تماس کمتر تسمه با پولی باعث کاهش زاویه چسبندگی (wrap angle) و نهایتاً افت انتقال توان می‌شود؛ بنابراین برای کاربردهای با توان بالا مناسب نیست . همچنین عمر تسمه در اثر پیچش دائمی کاهش یافته و احتمال سایش جانبی افزایش می‌یابد.
تسمه‌های پلی-V
ساختار و ویژگی‌ها
تسمه‌های پلی-V یا چندشیاره دارای چندین شیار طولی مثلثی روی سطح داخلی هستند که هر شیار مانند یک تسمه V کوچک عمل می‌کند . این تسمه‌ها در قالب یک تکه (monobloc) تولید شده و به کمک فیبر تقویت‌شده و لاستیک EPDM یا ترکیبات مشابه، انعطاف‌پذیری و مقاومت بالایی دارند .
کاربردها و مزایا
به‌دلیل انعطاف‌پذیری بالا می‌توانند روی پولی‌های کوچک‌تر پیچیده شوند و در فضاهای محدود کاربرد دارند. همچنین پهنای بیشتر و تماس گسترده‌تر با پولی، زاویه چسبندگی بالاتر و انتقال توان بیشتری را فراهم می‌کند . در ماشین‌های لباسشویی، خودروها (تسمه دینام)، دستگاه‌های پزشکی و تجهیزات اداری به‌طور گسترده استفاده می‌شوند.
تسمه‌های تخت
تاریخچه و کاربرد
تسمه‌های تخت (flat belts) از دوران اوایل انقلاب صنعتی برای انتقال نیرو از چرخ‌آهنگ‌های مرکزی به ماشین‌آلات کارگاهی مورد استفاده قرار گرفتند و از جنس چرم یا پارچه ضخیم بودند . در کارخانه‌های قرن نوزدهم، فلور می‌میل‌ها و کارگاه‌های صنعتی بزرگ برای انتقال توان‌های تا ۳۷۳ کیلووات با سرعت‌های بالا به‌کار گرفته می‌شدند .
مزایا و معایب
نصب ساده و هزینه ساخت پایین از مزایای اصلی بود، اما نیاز به پولی‌های دارای شیار کُراند (crowned pulley) برای خودمرکزبودن تسمه و لغزش نسبی در بارهای سنگین، از معایب محسوب می‌شد . امروزه در موارد نادری مانند انتقال در فواصل بسیار کوتاه یا ماشین‌آلات ساده استفاده می‌شوند؛ چرا که جای خود را به تسمه‌های V و سنکرون داده‌اند .
تسمه‌های دندانه‌ای
ساختار و عملکرد
تسمه‌های دندانه‌ای یا کُگد (cogged) و همچنین تسمه‌های سینکرون (toothed belts) دارای دندانه‌های فرم‌گیری‌شده روی سطح داخلی هستند که بدون لغزش و مانند چرخ‌دنده‌ها عمل می‌کنند . این دندانه‌ها در پولی‌های مخصوص (timing pulleys) قفل شده و انتقال دقیق حالت زاویه‌ای را تضمین می‌کنند .
مزایا و کاربرد
راندمان بالا، انتقال توان بدون تلفات لغزش و نیاز کم به نگهداری (بدون روانکاری) از مزایای عمده است . در موتورهای احتراق داخلی (میل‌سوپاپ)، چاپگرها، دستگاه‌های داروسازی و سامانه‌های بسته‌بندی با دقت بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند. مقاومت در برابر شرایط محیطی متنوع و دوام بالا نیز از دیگر نقاط قوت این دسته است.
تسمه چرمی
تاریخچه و استفاده‌های اولیه
تسمه‌های چرمی نخستین فناوری انتقال دور بودند که پیش از صنعتی‌شدن تمام‌عیار و استفاده از فلز در ماشین‌آلات، به‌وسیلهٔ چرم گاوی یا اسبی ساخته می‌شدند. از نیمهٔ قرن پانزدهم بر ابزارهای دستی و تجهیزات حیوان‌کش مثل ماشین‌های آبیاری و نجاری حیوانی به‌کار گرفته شدند .
مزایا و محدودیت
چرم به‌خاطر انعطاف‌پذیری و مقاومت بالا در برابر سایش در آن زمان ایده‌آل بود، اما در برابر رطوبت و تغییرات دما دچار کشش و فرسودگی می‌شد و نیازمند تعویض و تعمیرات مکرر بود . با ورود لاستیک‌های مصنوعی و الیاف تقویت‌شده، عملاً جای تسمهٔ چرمی را انواع مدرن‌تر گرفته‌اند.
نتیجه‌گیری
انتخاب درست نوع تسمه برای هر کاربرد صنعتی یا نیمه‌صنعتی نیازمند شناخت کامل ویژگی‌های عملکردی، مزایا و محدودیت‌های هر دسته است.
- تسمه‌های تایمینگ مناسب انتقال توان دقیق بدون لغزش و در کاربردهای با دقت بالا
- تسمه‌های ضربدری ایده‌آل برای تغییر جهت چرخش شفت بدون قطعات اضافی
- تسمه‌های پلی-V در فضاهای محدود با نیاز به انتقال توان بالا
- تسمه‌های تخت برای سیستم‌های خط‌شافت قدیمی با هزینه پایین نصب
- تسمه‌های دندانه‌ای برای کاربردهای دقیق و با راندمان بالا
- تسمه‌های چرمی فناوری تاریخی با مزایای محدود و کاربری خاص
با درک عمیق این موارد و بررسی پارامترهایی همچون توان انتقالی، سرعت، زاویه چسبندگی و شرایط محیطی، می‌توان سیستم تسمه‌ای بهینه را برای هر پروژه‌ای طراحی و بهره‌برداری نمود.
