วิธีคำนวณการรับน้ำหนักของเพลากลมตัน

วันนี้แอดมินได้พบปัญหางานติดตั้งรอกโซ่ Blackbear YSL200 เนื่องจากแอดมินมีความจำเป็นจะต้องนำชุด Trolley MT200 ไปแขวนกับคานเครนที่มีความกว้าง 300มม. ซึ่งเกินสเป็คที่ชุด Trolley รุ่น MT200 จะใช้ได้ (Trolley MT200 ใช้กับคานไม่เกิน 150 มม.) แอดมินจึงต้องทำการขยายเพลาของชุด Trolley และวันนี้แอดมินจะมาอธิบายแนวทางการคำนวณและแก้ไขปัญหานี้

หลังจากแอดมินได้ทำการเปลี่ยนขนาดความโตและความกว้างเพลาเสร็จเรียบร้อย วันนี้แอดมินจะมาเเนะนำวิธีการคำนวณหาความสามารถของการรับน้ำหนักเพลา
โดยเพลาเส้นนี้มีขนาด 30 มม. ยาว 550มม. (ส่วนที่รับโมเมนต์ดัด มีความยาว 350 มม.)
ใช้เหล็ก SCM440 Yield Stress = 833.85 N/mm2
แรงที่กระทำต่อเพลา 1,000kg หรือ 9,810N

ขั้นตอนการคำนวณความสามารถในการรับแรงของเพลา
ขั้นตอนที่ 1 หาโมเมนต์ดัดสูงสุด จากสมการ M=WL/4 = 9,810(350)/4 = 858,375 N.mm
ขั้นตอนที่ 2 หา Bending stress จากสมการ Fb = MC/I = 858,375 (15) / 39,740.625 = 323.99 N/mm^2

***ค่า I =Moment of Inertia ของเพลา (ในกรณีเพลากลมตัน จะมีค่าเท่ากับ = Pi/4 * r^4 )
***ค่า C =ระยะจากแกน N.A. ถึงผิวรับแรง (ในกรณีเพลากลมมีค่า = เส้นผ่านศูนย์กลางเพลา / 2 )

จากการคำนวนข้างต้น เราได้ค่า Bending stress (Fb) = 323.99 N/mm^2
เมื่อนำค่าที่ได้ มาเทียบกับ Yield Stress (SCM440)=833.85 > 323.99 เพราะฉนั้น เพลาเส้นนี้สามารถใช้งานได้ (ไม่ขาดหรือเสียรูปจาก Bending Stress)
ค่าความปลอดภัยของเพลาเส้นนี้เท่ากับ Yield Stress/Bending Stress = 833.85/323.99 = 2.5 เท่า

คำถาม : ใช้เหล็กเกรด SS400 แทนได้หรือไม่?
เหล็ก SS400 มีค่า Yield Stress = 245 N/mm^2 มีค่าน้อยกว่า Bending Stress ที่เราคำนวนได้ 323.99 N/mm^2
ตอบ : ไม่สามารถใช้เหล็กเกรด SS400 ได้ เพลาจะเกิดการคดงอเสียรูป แต่ค่ายังไม่เกิน Ultimate Stress จำไม่ทำให้เพลาวิบัติในทันที