۱۳ عامل موثر در محاسبه ظرفیت حمل بار نوار نقاله
نوار نقاله می تواند بار را به صورت افقی و عمودی جابجا کنند. برای محاسبه توان مورد نیاز تسمه نقاله، باید در نظر بگیرید که بار تا چه حد باید به صورت خطی حرکت کند و اینکه یک موتور بالابر چقدر آن را بالا می‌برد. مواردی مانند نوع بار، زاویه تسمه و بسیاری دیگر در نحوه راه‌اندازی نوارنقاله تاثیرگذار باشد. در این مقاله به بررسی موارد موثر بر محاسبه بار نهایی نوار نقاله و ظرفیت حمل بار نوار نقاله می‌پردازیم. اما در ابتدا به معرفی انواع بار می‌پردازیم.
فهرست
- بارهای بی اثر یا مرده چیست؟
- بار زنده به چه معناست؟
- موارد موثر بر محاسبه ظرفیت حمل بار نوار نقاله
- لوله و سیستم لوله کشی
- محاسبه بارهای ریخته شده در ظرفیت حمل بار نوار نقاله
- بارهای زنده‌ی موجود در راهرو و نردبان‌ها
- بار ناودان دو شاخه
- بارهای ناشی از کشش کمربند
- بارهای انبساطی موثر در ظرفیت حمل بار نوار نقاله
- بارهای ناشی از برف و یخ
- بار ناشی از باد
- بارهای لرزه ای موثر بر ظرفیت بار نوار نقاله
- بارهای دینامیکی
- ترکیبات اصلی بارگذاری موثر بر ظرفیت حمل بار نوار نقاله
- آگاهی از نوع بار آینده در محاسبه ظرفیت حمل بار نوار نقاله
- درنظر گرفتن نوع انبار
- جمع بندی
بارهای بی اثر یا مرده چیست؟
بارهای بی اثر یا مرده به معنی وزن خود عناصری است که سازه از آن‌ها تشکیل شده است. در سازه‌های پشتیبانی نوار نقاله بارهای که توسط اجزاء سازه همانند نرده ها، راهروها، تسمه‌ها، هرزگردها، لوله‌های برق، تاسیسات برق و سایر موارد نصب شده ایجاد می‌شوند، جزء بارهای بی اثر یا مرده محسوب می‌شوند.
با در نظر داشتن مقاومت بارهای بالابرنده، امکان کاهش تاثیر بارهای مرده در طراحی نیز وجود دارد. با ترکیب بارهای مرده و بارهای زنده‌ی پیش بینی شده، می‌توان میزان بارنهایی در سازه را تعیین کرد و ظرفیت حمل بار نوار نقاله را محاسبه نمود.
بار زنده به چه معناست؟
هنگامی که ماده‌ای بر روی تسمه‌ی اصلی منتقل می‌شود، در واقع همان بار زنده است. در جدول زیر وزن تقریبی همه‌ی مواد حجیم نشان داده شده است. همچنین ظرفیت‌های مختلف تسمه‌های نقاله را می‌توانید در مقاله «عامل بین ظرفیت حمل، عرض تسمه و سرعت خطی نوارنقاله» مشاهده کنید. استاندارد CEMA550 فهرستی کلی از خواص مواد حجیم است. توصیه می‌شود که طراحان طیف وسیعی از وزن واحد و پروفیل مواد زمان انتخاب سایز تسمه در نظر بگیرند و با در نظر گرفتن این موارد سازه پشتیبان را طراحی کنند.
به عنوان مثال، شما می‌توانید یک نوار نقاله عریض 36 اینچی با آیدلر 35 درجه را در نظر بگیرید که موادی حجیم با وزن تخمینی 50 پوند بر 3 فوت و دارای اضافه بار 10 درجه را روی تسمه حمل می‌کند. وزن تقربی این ماده 41.3 پوند است.
سپس وزن ماده را به 55 پوند بر 3 فوت و زاویه اضافه بار 15 درجه افزایش می‌دهیم. در این حالت وزن مواد موجود بر روی تسمه 49.7 پوند است. پس بارهای موجود بر روی تسمه تا 20 درصد افزایش پیدا می‌کند. این مقدار از میزان تحمل تسمه بسیار کمتر است. در چنین حالتی تنها با یک میله مسدود کننده می‌توان تسمه را به طور موقت پر کرد. ساختار نوار نقاله باید به گونه‌ای طراحی شود که بتواند میزان بار تسمه را روی خود حمل کند. اما اگر از نظر ایمنی همه‌ی کنترل‌ها انجام نگیرد، بارگیری نهایی اتفاق نخواهد افتاد.
موارد موثر بر محاسبه ظرفیت حمل بار نوار نقاله
۱. لوله و سیستم لوله کشی
لوله‌ها و سیستم لوله کشی تاثیر زیادی در جمع‌آوری مقدار زیادی از مواد دارند. با در نظر گرفتن اضافه بار به میزان 150 Ibf/ft ، می‌توان لوله‌های افقی و مجراها را طراحی کرد.
۲. محاسبه بارهای ریخته شده در ظرفیت حمل بار نوار نقاله
هنگام استفاده از تسمه نقاله، امکان نشت مواد تا حدی وجود دارد. به همین دلیل مواد بر روی راهروها، اعضای سازه‌ای، مجراها و سایر قسمت‌های سیستم نوار نقاله انباشته می‌شوند. در روند طراحی باید تدابیری برای جلوگیری از این نشتی‌ها در نظر گرفته شود. به همین دلیل طراح اصلی سازه، باید وزن مواد اضافی که باعث نشت می‌شوند را نیز در نظر بگیرد. برای محاسبه‌ی بار نهایی یا ظرفیت حمل بار نوار نقاله باید از بدترین‌های استراحت سازه درنظر گرفته شود. در اکثریت مواردی که با حمل و نقل مواد خیس در ارتباط هستند، زاویه‌ی استراحتی حدود 90 درجه ایجاد می‌شود. به غیر از بارهای ریزش شده‌ای که قابل شناسایی هستند، 10 درصد وزن سازه نیز به بارهای پخش شده توسط گرد وغبار تعلق می‌گیرد.
در برخی موارد از ظروفی زیر نقاله با نام “Drip Pans” استفاده می‌کنند تا بارهای ریخته شده در زیر نقاله را جمع کند. این ظروف در مواردی مانند بزرگراه‌ها، راه‌آهن و سایر مناطقی که ریختن مواد از روی نقاله در آن جالب نیست، بیشتر کاربرد دارد. جمع شدن مواد در داخل این ظروف، اضافه باری برای سازه ایجاد خواهد کرد. بنابراین باید در محاسبه ظرفت حمل بار نوار نقاله باید دقت زیادی به خرج داد.
۳. بارهای زنده‌ی موجود در راهرو و نردبان‌ها
در اکثر سیستم‌های تسمه نقاله، راهروهایی برای دسترسی سیستم پشتیبانی به تعمیر و نگهداری از تسمه و تاسیسات اصلی نقاله تعبیه شده است. در طراحی این راهروها باید عرض و باری یکسان و متمرکز در نظر گرفته شود. سیستم ایمنی ساختمان و قسمت صنعتی باید الزامات لازم جهت استفاده از سازه کمربند، عرض تسمه و نحوه‌ی بارگذاری را در نظر بگیرد. معمولا از سکوهایی با بارهای واقعی و کمتر از 2100Ibf/ft ، در صنعت بارگذاری بارهای زنده در راهروها استفاده می‌شود. این مسیرهای پیاده رو در راهروها معمولا در‌اندازه‌ای 60 پوند بر 2فوت (طبق جدول ASCE 7-2002) ، 50 پوند بر فوت و یا 50 پوند بر 8 فوت برای کل دهانه طراحی می‌شوند. همچنین در این راهروها مربعی به اندازه‌ی 2*2 با بار نقطه‌ای 2000 پوند برای سکوها، 500 پوند بار زنده برای نردبان و 100 پوند بر 2 فوت برا راه پله نیز در نظر گرفته می‌شود.
۴. بار ناودان دو شاخه
مواد با استفاده از لوله از یک تسمه نقاله به تجهیزات و یا تسمه نقاله‌ی دیگر به وسیله ناودان، انتقال پیدا می‌کنند. خرابی‌های مکانیکی یا خواص متغیر مواد می‌تواند باعث دوشاخه شدن ناودان‌ها شود. طراح سازه تسمه نقاله باید بارهای بالقوه ناشی از ناودان‌های دوشاخه را تعیین کند و این بارها را در طراحی در نظر بگیرد. عدم توجه به این بارها می‌تواند آسیبی جدی به اجزاء ناودان‌ها و سازه آن وارد نماید. باید آشکارسازهای نادودان دوشاخه نصب شوند تا آسیب احتمالی ناشی از بارهای بیش از حدی که ناودان‌های دوشاخه ایجاد می‌کنند، کاهش یابد.
۵. بارهای ناشی از کشش کمربند
تسمه نقاله از یک حلقه‌ی پیوسته تشکیل شده از مواد الاستیک است. نیروهای موجود بر روی این تسمه باعث فراهم شدن نیروی محرکه تسمه در جهت قرقره‌ها می‌شود. به همین دلیل به این نیرو «کشش کمربند» نیز می‌گویند. اگر تسمه را در سازه‌ای به شکل تکیه‌گاه مانند خرپا قرار دهیم، می‌توانیم نیروهای کششی را نیز در فضای خرپا قرار داده و در نهایت فشرده سازی طولی را روی خرپا تجربه کنیم. اما به طور معمول این نیروها در تعداد زیادی از اجزای سازه پخش شده و یک مسیر سازه‌ای برای انتقال نیروی کششی تسمه به زمین ایجاد می‌کنند. میزان نیروهای کششی تسمه به میزان بار مواد روی تسمه و اسب بخار مورد نیز برای حرکت تسمه بستگی دارد. به همین دلیل اغلب سازه‌ها بر اساس حداکثر نیروهای کششی تسمه طراحی می‌شوند. این نیروها نیز از طریق محاسبه حداکثر اسب بخار موتور و تسمه اندازه گیری می‌شوند.
۶. بارهای انبساطی موثر در ظرفیت حمل بار نوار نقاله
برای نگهداری تسمه نقاله بر روی سازه از نوعی سازه‌های فولادی و یا بتنی استفاده می‌شود. فولاد و بتن سازه را با سرعت تقریبی ¾ اینچ در هر 100 فوت و به‌اندازه‌ی 100 درجه فارنهایت منبسط و منقبض می‌کنند. اگر حرکت‌های حرارتی در سازه‌ها کنترل شود، می‌توان نیروهای طولی، چرخش و یا حرکت عناصر پشتیبانی به صورت عمودی در عناطر سازه ایجاد کرد. به همین دلیل از اتصالات انبساطی برای آرام شدن نیروهای سازه‌ای استفاده می‌شود. با این وجود باید تمام حرکات حرارتی در طراحی لحاظ گردد.
۷. بارهای ناشی از برف و یخ
با توجه به سرما و برودت هوا احتمال بوجود آمدن بار ناشی از تجمع برف و یخ بر روی پوشش‌ها، سازه‌ها و مسیرهای اصلی تسمه نقاله افزایش پیدا می‌کند. به همین دلیل در ساختمان‌سازی امکاناتی برای جلوگیری از تجمع برف و یخ بر روی سازه‌ها لحاظ می‌گردد.
۸. بار ناشی از باد
وزش باد بر روی سازه می‌تواند فشاری متناسب با مجذور سرعت باد به سازه وارد نماید. سرعت باد، همانند بسیاری از عوامل دیگر همانند مکان، شکل و استفاده از سازه درنظر گرفته می‌شود، در آیین نامه ساختمان محلی لحاظ شده است. موارد مربوط به سرعت باد از نشریه ASCE-7 گرفته شده است. در این نشریه روش‌هایی برای محاسبه نیروی باد در سازه‌های باز و نیمه باز مانند خرپاها و برج‌های پشتیبانی نقاله‌ها ذکر شده است. اما امروزه نیروهای ناشی از وزش باد و موازی با سازه پشتیبانی نوار نقاله در طراحی تاثیری ندارد. اما باید بدانید که فشارهای واردشده بر سازه و نیروهای مختلف سازه‌ای با فشارهای باد مماسی متفاوت است و نباید از آن گذشت.
۹. بارهای لرزه‌ای موثر بر ظرفیت بار نوار نقاله
تحقیقات در مورد اثرات زلزله بر روی سازه‌ها باعث ایجاد تغییرات بسیاری در مقررات طراحی لرزه‌ای قوانین ساختمانی مدرن شده است. طراحان می‌توانند از بارهای لرزه‌ای ناشی از زلزله، موجود در مفاد آیین نامه ساختمانی برای طراحی استفاده کنند. توجه داشته باشید که جرم سازه تعیین کننده‌ی نیروهای لرزشی است، به همین دلیل باید از تسمه پر از مواد برای این کار استفاده کرد. بارهای زلزله دارای جهات متفاوتی هستند. به همین دلیل بارهای طولی موازی ناشی از زلزله دارای قدرت بیشتری نسبت به بارهای طولی باد هستند. برای مقاوم سازی این بارها از پایه و یا اتصال برج مقاوم استفاده می‌شود.
۱۰. بارهای دینامیکی
اکثر سیستم‌های تسمه نقاله بر اساس مدل بار استاتیکی طراحی شده‌اند. با این حال، تسمه نقاله یک سیستم مکانیکی پویا است که پتانسیل این را دارد که در سازه نگهدارنده حرکات، شتاب و ارتعاشات به سازه نگهدارنده منتقل کند. تجهیزاتی مانند فیدر ارتعاشی و یا کلوخ شکن که باعث ایجاد بارهای دینامیکی مکرر می‌شوند، جزء مواردی هستند که توجه ویژه‌ای به آن‌ها شده است. یک طراح سازه در این موارد باید بارهای دینامیکی و خواص تشدید سازه را نیز در طراحی درنظر بگیرد.
۱۱. ترکیبات اصلی بارگذاری موثر بر ظرفیت حمل بار نوار نقاله
طبق آیین نامه ساختمان سازی محلی، تعریف‌های متعددی برای انواع بار وجود دارد که باید در طراحی نهایی و محاسبه ظرفیت حمل بار نوار نقاله در نظر گرفته شود. یک طراح سازه تسمه نقاله‌ی ماهر باید توانایی استفاده از تمامی مفاد آیین نامه اجرایی در طراحی سازه‌ی صنعتی مانند سیستم تسمه نقاله را داشته باشد. افراد متخصص باید موارد اصلاح شده برای ترکیبات بارگذاری در قوانین ساختمانی مدرن را درنظر بگیرند. همچنین باید به نوع ترکیب بارگذاری در سطح سرویس و سطح قدرت توجه ویژه داشت تا به درستی با یکدیگر ترکیب شوند.
۱۲. آگاهی از نوع بار آینده در محاسبه ظرفیت حمل بار نوار نقاله
از نوار نقاله‌ها و سایر سازه‌های صنعتی در محیط‌های سیال و متغیری استفاده می‌شود. نوع بار روی تسمه، می‌تواند در شیب تسمه، اسب بخار موتور و بسیاری از عوامل تاثیرگذار در طراحی اثر داشته باشد. از این رو طراح نمی‌تواند نحوه‌ی استفاده از نوار نقاله را در آینده پیش بینی کند. ولی باز هم با توجه به اهداف و مقاصد پیش بینی شده، طراح می‌تواند تغییراتی بر روی سیستم نقاله ایجاد کند. به عنوان مثال ممکن است طراح برای ایجاد اصلاحات ممکن در آینده، ظروف قطره‌ای و سایدینگ را به سیستم نقاله اضافه کند. قطعا این اضافات در میزان بارهای ایجاد شده در سیستم نوار نقاله بی‌اثر نخواهد بود، پس باید آن‌ها را در طرح اصلی در نظر گرفت. اصلاح سیستم نوار نقاله برای مطابقت با چنین تغییراتی بسیار هزینه بر و دشوار خواهد بود. اما بهتر است که در زمان طراحی به توافقی برای تعیین نوع بار مرسوم در آینده رسید و براساس آن طراحی انجام داد. البته قیمت اولیه آن بیشتر تمام خواهد شد اما باعث می‌شود منافع بلند مدت بهتر تامین شود.
۱۳. درنظر گرفتن نوع انبار
انبارهای بیرونی اغلب برای نگهداری از مواد زیاد مانند سنگ، زغال سنگ و یا موارد مقاوم در برابر آب وهوا ساخته می‌شوند. یک طراح باید به نیرو و گشتاورهای واژگون حاصل از این انبارها در سیستم انتقال نیرو توجه داشته باشند. این موضوع اغلب درباره مواردی مانند برج‌ها و خم‌های پشتیبانی نوار نقاله که تحت تاثیر مواد ساکن و روان هستند، صدق می‌کند. برای ارزیابی نهایی بارهای انبار و تکیه‌گاه‌های نقاله‌های مدفون شده می‌توان از کتابچه‌ی راهنمای خاک و یا NAVFAC نیز استفاده کرد.
جمع بندی
نوار نقاله برای حمل مواد فله یا بسته‌بندی شده استفاده می‌شود. این وسیله انتقال به دلیل کارکرد ایمن و هزینه بسیار کمی که دارد بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد. کاربردهای مختلف و مواردی که حمل می‌کند باعث شده است که ساخت و اجرای آن متفاوت باشد. در طراحی نوار نقاله باید ظرفیت حمل بار نوار نقاله مورد توجه قرار بگیرد. برای آنکه بتون از ظرفیت نهایی بار نهای به درستی استفاده کرد باید عوال یادی را مدنظر نظر قرار داد از جمله این موارد می توان به بار ایجاد شده توسط باد، مواد نشتی اشاه کرد. در این مقاله به طور کامل له این عوامل پرداختیم.
شما می‌توانید برای مطالعه بیشتر در مورد نوار نقاله به وبلاگ سایت رستاپاد مراجعه کنید و مقالات به روز و معتبر در این حوزه را مطالعه کنید.
