컨베이어및공정벨트 설계방법 컨베이어벨트 목차 용어 2 단위제품이송시스템 3 작용하중기반테이크업시스템 / 테이크업범위 8 벌크제품이송시스템 9 단위제품이송의계산예시 12 이브로셔에는포보시글링의오랜경험에기반한응용공식들, 수치들및권고사항들이수록되어있습니다. 다만, 계산결과는

Size: px

Start display at page:

Download "컨베이어및공정벨트 설계방법 컨베이어벨트 목차 용어 2 단위제품이송시스템 3 작용하중기반테이크업시스템 / 테이크업범위 8 벌크제품이송시스템 9 단위제품이송의계산예시 12 이브로셔에는포보시글링의오랜경험에기반한응용공식들, 수치들및권고사항들이수록되어있습니다. 다만, 계산결과는"

이석 윤
5 years ago
Views:

1 컨베이어및공정벨트 설계방법 컨베이어벨트 목차 용어 단위제품이송시스템 3 작용하중기반테이크업시스템 / 테이크업범위 8 벌크제품이송시스템 9 단위제품이송의계산예시 1 이브로셔에는포보시글링의오랜경험에기반한응용공식들, 수치들및권고사항들이수록되어있습니다. 다만, 계산결과는 B_Rex 프로그램 ( 에서무료로다운로드가능 ) 으로산출한결과값과상이할수있습니다 이차이는서로다른접근법에의한것입니다. B-Rex 는실증적인측정법에기초해기기의세부적인특성을고려하는반면, 여기에수록된계산법은일반적이고간단한물리공식들에안전한계치를보충한수치를근거로하고있습니다. 대부분의경우, 이계산법에사용하는안전한계범위는 B_Rex 에서제시한것보다큽니다. 기계구성에대한추가적인정보는브로셔 ref. no. 305 기계디자인권장사항 을참고하시기바랍니다. Siegling total belting solutions

2 용어 약어와단위 종류 약어 단위 드럼과롤러의폭 b mm 벨트폭 b 0 mm 계산팩터들 C.. 드럼과롤러의직경 d mm 구동드럼직경 d A mm 서포트롤러의회전저항 f 장력 F N 최대벨트장력 ( 구동드럼측에서 ) F 1 N 최소벨트장력 ( 구동드럼측에서 ) F N 텐션하중의힘 F R N 유효장력 F U N 텐션드럼의하중 F TR N 구동드럼의정상상태의축하중 F WA N 축하중초기값 F Winitial N 리턴드럼의이완시축하중 F WU N 중력가속도 (9.81 m/s ) g m/s 드럼의높이편차 ( 크라운 ) h mm 이송높이 h T m 단위폭 (1mm) 당 1% 신율시표준하중 k 1% N/mm 상부의서포트롤러피치 l 0 mm 전환길이 l S mm 리턴측서포트롤러피치 l u mm 기하학적벨트길이 L g mm 컨베이어길이 l T m 전체벨트길이에이송되는제품의하중 ( 총하중 ) m kg 상부에이송되는제품의하중 ( 총하중 ) m 1 kg 리턴측에이송되는제품의하중 ( 총하중 ) m kg 벨트의하중 m B kg 상면에단위미터당이송되는제품의하중 m' 0 kg/m 구동드럼을제외한전체회전하는드럼의하중 m R kg 리턴측의단위미터당이송되는제품의하중 m' u kg/m 기계적모터파워 P M kw 구동드럼의기계적설계파워 P A kw 생산공차 Tol % 구동롤러에서의마찰계수 µ R 선업컨베이어의마찰계수 µ ST 테이블서포트에서의마찰계수 µ T 벨트속도 v m/s 벌크제품이송의전체흐름 V m 3 /h 전체테이크업범위 X mm 벨트처짐 y B mm 드럼휨 y Tr mm 테이크업범위여유 Z mm 상승컨베이어각도 α 구동드럼의접촉각 ( 또는스냅롤러 ) β 텐션드럼의접촉각 γ 벨트신율 ( 하중에의한프리텐션 ) ΔL mm 특정제품상승이송허용각도 δ 장착시신율 ε % 최대벨트신율 ε max % 구동효율 η 제품이송벌크밀도 ρ S kg/m 3

3 유닛제품이송시스템 m = l T. 단위미터당이송제품의하중 최대유효장력 F u 을가지기위한하중 ( 예시 ) F U = µ R. g. (m + m B + m R ) m B m B FU = µ T. g. ( m + ) + µ R. g ( + m R ) F U = µ T. g. (m 1 + m + m B ) 상승이송 F U = µ R. g (m + m B + m R ) + g. m. sin α 하강이송 F U = µ R. g (m + m B + m R ) g. m. sin α 상승이송 F U = µ T. g ( m + m B ) + µ R. g ( m B + m R ) + g. m. sin α 하강이송 F U = µ T. g ( m + m B ) + µ R. g ( m B + m R ) g. m. sin α m B m B FU = µ T. g ( m + ) + µ R. g ( + m R ) + µ ST. g. m F U = 문의바람. F U = 문의바람. 3

4 다양한코팅종류별마찰계수 μ s ( 가이드라인 ) 0, A0, E0, NOVO U1, V1, VH UH, VH, TXO T, U0, P UH, V5H, (Amp Miser) V10H µ T ( 테이블 ) µ T ( 아연도금슬라이더베드 ) 0.4 µ R ( 롤러 ) µ ST ( 선압 ) 주의사항 : 제시된마찰계수는일반적인조건에서마모및오염이진행된마찰면의경험적인값입니다. 제시된마찰계수는신규벨트표면의값보다약 1.5 배큽니다. 최대장력 F 1 F₁ = F U. C 1 P M η C F 1 = v 유효장력 F U 이산출될수있는경우. 유효장력 F U 이산출될수없는경우, F 1 은설치된모터출력 P M 으로계산할수있음. C 1 ( 드라이브드럼에적용 ) Siegling Transilon 하면코팅 V3, V5, U, A5, E3 V1, U1, UH, UH, VH, V5H 접촉각 β 매끄러운스틸드럼 마름 젖음 코팅된드럼 마름 젖음 Siegling Transilon 하면코팅 0, U0, NOVO, E0, A0, T, P TX0 (AmpMiser) 접촉각 β 매끄러운스틸드럼 마름 젖음 추천하지않음 추천하지않음 코팅된드럼 마름 젖음 추천하지않음 4

5 F 1 N C [ ] b 0 mm F 1 가 C 보다크면, b 0 더큰 k 1% 값을가지는강한벨트가필요함 C ( 선택한트랜실론타입별 ) C 최대값, 벨트타입별단위폭당벨트허용장력 : C = ε max. k 1% 제품데이터시트에서최대신율에대한세부내용을확인하시기바랍니다. 데이터시트에나와있지않은내용은다음을참고해가정해볼수있습니다 인장재종류 폴리에스터 아라미드 폴리에스터 ( 약어 E ) ( 약어 AE ) 타입클래스예 E /1, E 3/1, E 4/, E 6/1, NOVO, AE 48/H, AE 80/3, 최대신율 (%) E 8/, E 10/M, E 1/, E 15/, AE 100/3, AE 140/H, E 15/M, E 18/3, E 0/M, E 30/3, E 44/3 AE 140/ Note: 구멍이있는벨트의 b 0 은단면길이에서총구멍의너비만큼을뺀후구해야합니다. 온도의변화에따라 C 는변할수있으니문의해주시기바랍니다. 드라이브드럼의최소직경 d A F U C d A = b 0. β [mm] Siegling Transilon V3, V5, U, V1, U1, UH 0, U0, NOVO, 하면코팅 A5, E3 T, P C 3 ( 구동드럼에적용 ) 매끄러운스틸드럼 마름 젖음 50 추천하지않음 추천하지않음 코팅된드럼 마름 젖음 구동드럼의모터용량 P A P A = F U v 1000 [kw] 요구되는모터용량 P M P A PM = [kw] = η 다음으로큰표준모터를선택. 5

스크류방식 (screw-operated) 테이크업시스템의테이크업범위 테이크업범위를설정할때는다음의요소들이반드시고려돼야합니다 : 1.

평소보다더큰신율 ( 텐셔닝 ) 을필요로할수있는외부작용 혹은, 예를들어, 온도나멈춤 - 작동동작의영향과같은안전한계치를필요로할수있음.

인장력 F 일때정지상태샤프트하중에대한가이드라인 샤프트하중을산출할때는컨베이어가정지상태일때와정상상태 (steady state) 일때벨트인력의서로다른크기를고려하도록함.

6 스크류방식 (screw-operated) 테이크업시스템의테이크업범위 테이크업범위를설정할때는다음의요소들이반드시고려돼야합니다 : 1. 가해지는하중으로발생하는벨트의피팅 ε 에서의대략적인신율. ε 에대한값은페이지 7, 8 을참고.. 벨트길이의제작허용공차 (Tol). Tol +Tol ε z x 3. 평소보다더큰신율 ( 텐셔닝 ) 을필요로할수있는외부작용 혹은, 예를들어, 온도나멈춤 - 작동동작의영향과같은안전한계치를필요로할수있음. 일반적으로하중에따라장착시신율 0. % 1.0 % 정도면충분하므로벨트길이의약 1 % 의테이크업범위가일반적으로충분함. 인장력 F 일때정지상태샤프트하중에대한가이드라인 샤프트하중을산출할때는컨베이어가정지상태일때와정상상태 (steady state) 일때벨트인력의서로다른크기를고려하도록함. 정지시 F W1 = F W =. F F ε%. k 1%. b 0 헤드드라이브의피팅 ε 신율에대한가이드라인 헤드드라이브정상상태시 장착시헤드드라이브의최소신율 : F U / +. F ε [%]. k 1%. b 0 F = F 1 F U F WA = F 1 + F 6

정상상태시테일드라이브 테일드라이브장착신율 (ε%) 의가이드라인 리턴방향드라이브의최소신율 : F = F 1 F U F U / + F + F U ε = [%] k 1% b 0 리턴방향장착신율 (ε%)

75 리턴방향드라이브의 K = 0.6 테일드라이브의 K = 0.5 일반적드라이브드럼 β = 180 F WA = F 1 + F 일반적엔드드럼 β = 180 F W3 =.

그결과로, 완화된 k1% 수치는 ISO 1181 에의거한계산기본값이됩니다. 이는편향과하중의변화로인해장기적으로작용하는힘의영향을받는벨트소재의신율을나타내주며, 힘 FW 를계산해낼수있습니다.

7 정상상태시테일드라이브 테일드라이브장착신율 (ε%) 의가이드라인 리턴방향드라이브의최소신율 : F = F 1 F U F U / + F + F U ε = [%] k 1% b 0 리턴방향장착신율 (ε%) 의가이드라인 헤드드라이브작동시피팅의최소신율 : 정상상태시리턴방향드라이브 F U (C 1 K) ε = [%] k 1% b 0 정상상태샤프트하중에대한가이드라인 헤드드라이브의 K = 0.75 리턴방향드라이브의 K = 0.6 테일드라이브의 K = 0.5 일반적드라이브드럼 β = 180 F WA = F 1 + F 일반적엔드드럼 β = 180 F W3 =. F 일반적스너브롤러 β = 60 F W6 =. F. sin (β/) 텐셔닝벨트샤프트하중 합성소재로만든인장재는유의미한완화현상을보입니다. 그결과로, 완화된 k1% 수치는 ISO 1181 에의거한계산기본값이됩니다. 이는편향과하중의변화로인해장기적으로작용하는힘의영향을받는벨트소재의신율을나타내주며, 힘 FW 를계산해낼수있습니다. 이는벨트에텐션을가했을때벨트가더큰힘 F Winitial 을받게된다는것을의미합니다. 드럼과부품 ( 베어링 ) 의사이즈지정시이점을반드시고려하고있어야합니다. 다음은참고값으로가정하도록합니다 : F Winitial = F W. 1.5 일반적드라이브드럼 β 180 F WA = F 1 + F. F 1. F. cos β 특수한경우에는포보시글링의전문엔지니어에게문의요망. 7

8 테이크업종류에따른시스템의결정 F R 설정 하중에이용해텐셔닝하는테이크업시스템에서텐션웨이트는반드시최소벨트장력 F 를발생시켜드라이브드럼상최고의벨트그립을이루도록합니다 ( 스프링, 공기압, 유압식테이크업시스템이유사한원리로작동 ). 텐션웨이트는반드시자유롭게움직일수있어야하고, 테이크업시스템은드라이브부분뒷편에설치돼야합니다. 역방향의작동은불가능합니다. 테이크업의범위는유효장력, 요구되는인장력 F, 벨트의신율 ΔL, 제작허용공차 Tol, 텐셔닝 Z 의안전한계와사용되는벨트의종류등에따라달라집니다 F R =. F F TR F U F 1 F 접촉호 180 에서텐션웨이트 F R 설정의예시 (F TR = 텐셔닝드럼웨이트 ). F F TR F R γ F R = F cos _ F TR F U F 1 F 그림과같은각도 γ 에서텐션웨이트 F R 설정의예시 (F TR = 텐셔닝드럼웨이트 ). γ F F TR F R 벨트신율 ΔL 설정 힘을가해텐셔닝하는테이크업시스템에서벨트의전체적인신율은유효장력의크기에따라달라집니다. 테이크업시스템은벨트신율변화 L 를상쇄하도록설계돼야합니다. 헤드드라이브의 L 는다음과같이계산됩니다. F U /4 + F TR + F R L = L g [mm] k 1% b 0 8

9 벨크제품이송시스템 벌크제품 δ (approx. ) 벌크제품 δ (approx. ) 세로방향경사각 δ 재, 건조함 16 재, 젖음 18 토양, 습함 18 0 곡물 ( 귀리제외 ) 14 라임, 덩어리 15 감자 1 석고, 분쇄됨 3 석고, 파쇄됨 18 목재, 칩 4 인공비료 1 15 밀가루 소금, 미세 소금, 덩어리 18 0 옥토, 젖음 18 0 모래, 건조, 젖음 16 토탄 16 설탕, 정제 0 설탕, 원료 15 시멘트 15 0 세로방향경사각 δ 에대한지침사항은다양한벌크제품에통용됩니다. 기계의실제경사각은 δ 보다작아야합니다. 해당수치는컨베이어벨트코팅에상관없이입자의형태, 크기, 이송되는제품의기기적특성등에따라달라집니다. 제품의벌크밀도 ρ S [10 3 kg/m 3 ] 재, 차가움, 건조함 0.7 토양, 습함 곡물 ( 귀리제외 ) 목재 ( 단단함 ) 목재 ( 부드러움 ) 목재 ( 칩 0.35 숯 0. 펄스 0.85 라임, 덩어리 인공비료 감자 0.75 소금 ( 미세한 ) 소금 ( 덩어리 ).1 석고, 분쇄됨 제품의벌크밀도 ρs [10 3 kg/m 3 ] 석고, 파쇄됨 1.35 밀가루 클링커 옥토, 건조함 옥토, 젖음 모래, 건조함 모래, 젖음 비누, 조각 슬러리 1.0 토탄 ( 석탄 ) 설탕 ( 정제됨 ) 설탕 ( 원료 ) 사탕수수 벌크제품의벌크밀도 ρ S b 0 mm 이송각도 이송각도 평평한벨트의운반용량 (Volume Flow) 표에는벨트속도 v=1m/s 일때, 시간당운반용량이나타나있습니다. 컨베이어벨트는평평하고수평입니다. 이벨트에는 0mm 높이의세로방향프로파일 T0 가상면가장자리에장착되어있습니다 9

트로프형컨베이어벨트의운반용량 (Volume flow) 벨트속력 1 m/s, 단위 m 3 /h Note: 이론상의운반용량은완벽히균등한하중을받는수평벨트에적용되는조건이기때문에실제로이루어지는것은거의불가능합니다. 고르지못한하중과운반되는제품의특성등으로인해이수치는약 30 % 까지감소할수있습니다.

10 트로프형컨베이어벨트의운반용량 (Volume flow) 벨트속력 1 m/s, 단위 m 3 /h Note: 이론상의운반용량은완벽히균등한하중을받는수평벨트에적용되는조건이기때문에실제로이루어지는것은거의불가능합니다. 고르지못한하중과운반되는제품의특성등으로인해이수치는약 30 % 까지감소할수있습니다. b 0 mm 트로프각도 0 이송각도 이송각도 트로프각도 30 이송각도 이송각도 C 6 상승이송시, 운반되는제품의이론상의양은약간적습니다. 이송각도 에따른 C 6 을적용해계산한결과입니다. 이송각도 α [ ] Factor C 이송각도 α [ ] Factor C C 4 C 4, 예를들어, 스크레퍼와세척도구등을포함해추가유효장력을고려해야합니다. IT [m] C 서포트롤러 f 의롤링저항 롤러베어링 f = 0.05 슬라이드베어링 f = 이송되는제품의무게 m 설정 m = V. δ. S l T. 3.6 v [kg] 10

11 F U = g C 4. f (m + m B + m R ) ± g m. sin α sin α 단위제품의계산 유효장력 F U 의설정 ( ) 아래방향 (+) 위방향 서포트롤러피치는벨트장력과질량에따라달라지며다음과같이계산됩니다 : 처짐 (sag) 가최대 1 % 허용될때, (i.e. y B = 0.01 l 0 ) 서포트롤러피치 권장되는최대 l 0 b 0 l u 3 l 0 최대 l 0 = y B F m' 0 + m' B [mm] l 0 = 8. F m' 0 + m' B [mm] l 0 y B F m' 0 + m' B = 상면서포트롤러피치 (mm) = 컨베이어벨트처짐 (sag) 최대값 (mm) = 해당위치에서의벨트장력 (N) = 이송되는제품과벨트무게의합 (kg/m) 11

단위제품이송의계산예시 제품분류시스템에서, 컨베이어벨트는올려진제품의하중을포함하여유통센터로이송됩니다. 그림에나타나있는수평이송, 스키드플레이트서포트, 리턴드라이브시스템이벨트상면, 래깅된드라이브드럼, 스크류방식텐셔닝시스템, 14 개서포트롤러를통해이동합니다. 추천벨트유형 : 시글링트랜실론 E8/ U0/V5H MT 블랙 (90006), k1 % = 8 N/mm.

12 단위제품이송의계산예시 제품분류시스템에서, 컨베이어벨트는올려진제품의하중을포함하여유통센터로이송됩니다. 그림에나타나있는수평이송, 스키드플레이트서포트, 리턴드라이브시스템이벨트상면, 래깅된드라이브드럼, 스크류방식텐셔닝시스템, 14 개서포트롤러를통해이동합니다. 추천벨트유형 : 시글링트랜실론 E8/ U0/V5H MT 블랙 (90006), k1 % = 8 N/mm. 엔드드럼 1,, 6 스냅롤러 3, 7, 8 드라이브드럼 5 서포트롤러 4, 9 와다양한텐션드럼 6. 컨베이어길이 l T = 50 m 기하학적벨트길이 L g = mm 벨트너비 b 0 = 600 mm 총하중 m = 100 kg 접촉호 β = 180 v = ca. 0.8 m/s g = 9.81 m/s 매스롤러 m R = 570 kg (5를제외한모든드럼 ) 유효장력 F U m B m B FU = µ. T g (m + ) + µ. R g ( + m R ) F U = (100 + ) ( + 570) F U 4340 N m = 100 kg µ R = µ T = 0.33 m B = kg ( 벨트하중 =.5 kg/m. 105 m. 0.6 m) 최대벨트장력 F 1 F U = 4350 N C 1 = 1.6 F 1 = F U. C 1 F 1 = F N 선택한벨트유형검토 F 1 = 6960 N b 0 = 600 mm k 1% = 8 N/mm F 1 C b N/mm ,6 N/mm 16 N/mm 적절한벨트유형을정확히선택함. 1

13 F U = 4340 N C 3 = 5 β = 180 b 0 = 600 mm F U. C d A = b. 0 β d A = [mm] [mm] 최소드라이브드럼직경 d A = 181 mm d A 는 00mm 로정함. F U = 4350 N v = 0.8 m/s F. U v P A = 1000 [kw] 드라이브드럼동력 P A P A = 1000 P A 3.5 kw P A = 3.5 kw η = 0.8 ( 가정 ) PM = P A η [kw] 요구되는모터출력 P M 3.5 P M = 0.8 [kw] P M 4.4 kw P M 5.5 kw 또는그이상 F U = 4350 N C 1 = 1.6 K = 0.6 k 1% = 8 N/mm (E8/ U0/V5H black 벨트의표준장력 ) b 0 = 600 mm F U (C 1 K) ε = [%] k 1%. b ( ) ε = [%] 장착시리턴드라이브의최소신율 ε 0.9 % 13

14 정상상태드럼 의샤프트하중 ( 리턴드럼 ) β = 180 로가정했을때, 간이계산 F 1 = 6960 N F W =. F 1 F W = N F W 1390 N 정상상태드럼 1 의샤프트하중 ( 리턴드럼 ) F = F 1 F U F = F = 610 N F W1 =. F F W1 =. 610 N F W1 50 N 정상상태드럼 5 의샤프트하중 ( 리턴드럼 ) F 1 = 6960 N F = F 1 F U F = F = 610 N F W5 = F 1 + F F W5 = F W N 정상상태드럼 3 의샤프트하중 ( 스냅롤러 ) 벨트최소장력 F, FW 3 은 7 페이지의공식에따름. 14

정지상태의인장력은장착시신율 (ε%) 에의해상면과하부로정의되며인장력 F 는다음과같이계산함 : β = 180 인드럼너비의예시, 접촉각 ( 이예시에서는접촉각이 180 이기때문에, 동일한힘이드럼 1, 5, 6 에가해짐 ). β 180 일때 FW ( 정지시 F 1 =F 라고가정함 ) 의계산시다음을적용. F = ε [%]. k 1%. b 0 F W =.

15 정지상태의인장력은장착시신율 (ε%) 에의해상면과하부로정의되며인장력 F 는다음과같이계산함 : β = 180 인드럼너비의예시, 접촉각 ( 이예시에서는접촉각이 180 이기때문에, 동일한힘이드럼 1, 5, 6 에가해짐 ). β 180 일때 FW ( 정지시 F 1 =F 라고가정함 ) 의계산시다음을적용. F = ε [%]. k 1%. b 0 F W =. F F W = F W 8640 N 정지시샤프트하중 정지상태와정상상태모드를비교하기위해, 드럼 1 의샤프트로드를관찰. 정지상태의 F W1 = 8640N 정상상태의 F W1 = 50N Note: 기계를구성할때두가지모드모두를고려해야합니다. F W = F 1 + F. F 1. F. cos β F W = 테이크업범위 Tol = ± 0. % ε = 0.9 % L g = mm Z = 00 mm. Tol. L g ε. L + g X = + Z [mm] X = + 00 [mm] X = [mm] X 883 mm 15

16 Siegling total belting solutions Metrik GmbH Werbeagentur Hannover Technologiemarketing Corporate Design Technical Content 포보시글링의제품은많은응용분야에다양하게사용되고있으며많은개별변수들이영향을미치기때문에, 제품사용에대한작업지시와세부내용및정보들은참고가이드라인으로활용하고, 이에의지해해당발주처자체의점검과실험을누락해서는안됩니다. 응용에대해기술적지원을제공할경우, 발주처가기계기능에관한위험을부담합니다 포보시글링서비스 언제나, 어디서나,000 여명이넘는직원들이포보시글링과함께하며, 전세계아홉개의제조설비에서포보시글링의제품이생산됩니다. 세계 80 여개가넘는국가에서, 창고및작업장을보유하고있는포보시글링의회사및대리점을찾을수있습니다 Ref. no /15 UD 승인하에텍스트또는일부분의복제또는변경될수있습니다. 포보코리아주식회사경기도안양시동안구시민대로 361( 관양동 883 번지 ) 에이스평촌타워 B 107 호 Phone : , Fax : Forbo Movement Systems is part of the Forbo Group, a global leader in flooring and movement systems.

컨베이어및공정벨트 기계설계시고려사항 목록 정의와해설 2 드럼 3 테이크업시스템 5 벨트서포트 6 나이프엣지 9 벨트트래킹 10 자세한정보는브로셔 no. 304 계산법 컨베이어벨트를참고하시기바랍니다. 세정장치 19 Siegling total belting solution

컨베이어및공정벨트 기계설계시고려사항 목록 정의와해설 2 드럼 3 테이크업시스템 5 벨트서포트 6 나이프엣지 9 벨트트래킹 10 자세한정보는브로셔 no. 304 계산법 컨베이어벨트를참고하시기바랍니다. 세정장치 19 Siegling total belting solutions 정의와해설설 경량제품을이송하는표준컨베이어벨트는두개의드럼이있습니다 ( 이경우하나의테일드럼과하나의헤드드럼