पट्टा व पट्टाचालन

पट्टा व पट्टाचालन : लवचिकपणा असलेल्या पदार्थाच्या साधारण पातळ व अरुंद पण लांब अशा वस्तूला पट्टा म्हणतात. सामान्यतः पट्टे कापड, नायलॉन, रबर, चामडे व पोलाद या पदार्थांचे करतात. साध्या कापडाचे पट्टे घरगुती व्यवहारात तसेच रुग्णांसाठी विशिष्ट प्रसंगी वापरतात नायलॉन व पोलाद यांचे पट्टे मनगटी घड्याळांसाठी वापरतात नायलॉन व चामड्याचे पट्टे कमरेभोवती, सर्वधारक (होल्डॉल) इ. ठिकाणी वापरतात. कॅनव्हास (कापड), रबर व चामडे यांचे पट्टे अभियांत्रिकीय कामात वाहक म्हणून अथवा शक्तीचे प्रेषण (संक्रमण) करण्यासाठी वापरतात. प्रस्तुत नोंद पट्ट्यांच्या शेवटच्या उपयोगाला अनुलक्षून आहे. 

चालक दंडावरून काही अंतरावर असलेल्या चलित दंडावर गतीचे व शक्तीचे प्रेषण करण्याच्या अनेक साधनांपैकी एक अशी आपल्याला अभिप्रेत दृष्टीने पट्ट्याची व्याख्या होते. दोन्ही दंडांवर कप्प्या बसवून त्यांवर पट्टा चढवितात आणि मग अशा पट्ट्याने गतीचे व शक्तीचे प्रेषण साधले जाते. दोर व दंतचक्र ही गती व शक्ती यांच्या प्रेषणाच्या इतर साधानांपैकी प्रमुख साधने आहेत [ ⟶ दोरचालन दंतचक्र]. 

 पट्ट्यांचे आकार व उपयोग : पट्ट्यांच्या छेदाचे आकार सपाट व समलंब चौकोनी (व्ही पट्टा) असे दोन प्रकारचे असतात.

कप्पीच्या प्रधीचा (कडेचा) पृष्ठभाग पट्ट्याच्या आकारानुरूप असावा लागतो. सपाट पट्ट्यासाठी प्रधीचे पृष्ठ साधारण सपाट पण मधे बहिर्गोल असे असते. गोलाईची वक्रता लहानच असते. पट्टा फिरत असताना त्यात उंच भागावर सरकण्याची प्रवृत्ती उत्पन्न होते, म्हणून ही गोलाई देतात. यामुळे पट्टा डावीउजवीकडे न सरकता प्रधीच्या बरोबर मध्यावर राहतो. व्ही पट्ट्यासाठी कप्पीच्या प्रधीवर पट्ट्याच्या आकाराच्याच खोबणी (खाचा किंवा गाळे) ठेवतात. व्ही पट्ट्यांची वरची रुंदी १० ते ४० मिमी.पर्यंत, जाडी ६ ते ३० मिमी.पर्यंत व दोन्ही बाजूंमधील कोन ४० ते ४५ अंशांपर्यंत असतात (आ. १). पट्टा त्याच्या खोबणीत तळाला  चिकटत नाही. जेथे दंडांमधील अंतर जास्त असते तेथे सपाट पट्टे वापरतात. दोन्ही दंड शक्यतो समांतर ठेवतात. कप्प्यांवरून पट्टा दोन  पद्धतींनी घेता येतो : सरळ किंवा उघडा आणि दुसरी पद्धत अर्ध तिढ्याची. आ. २ (अ) मधील दोन्ही कप्प्या एकाच दिशेने फिरतात, तर (आ) मधील कप्प्या विरुद्ध दिशांनी फिरतात.

दंड काटकोनात असले, पण त्यांमधील अंतर पुरेसे जास्त असेल, तरीही  त्यांवरील कप्प्या सपाट पट्ट्याने जोडता येतात (आ ३). त्याचप्रमाणे काटकोनातील दंड थोडा कललेला असला, तरीही शक्तिप्रेषण होऊ शकते मात्र या दोन्ही जोडण्यांत एक महत्त्वाची अट पुरी व्हावी लागते व ती ही की, कप्पीकडे येणाऱ्या पट्ट्याच्या भागाची मध्यरेषा त्या कप्पीच्या मध्य पातळीत असावी लागते. या अटीमुळे आ. ३ मध्ये दाखविल्याच्या विरुद्ध दिशांनी कप्प्या फिरू लागल्या, तर पट्टा लगेच निसटून जाईल. 

शक्यतो पट्टा आडवा राहील अशी मांडणी करतात व या स्थितीत त्याची घट्ट बाजू खाली व सैल बाजू वर ठेवतात. यामुळे शक्तिप्रेषण अधिक चांगले होते. उभ्या पातळीत पट्टाचालन परिणामकारक होत नाही. सरळ पट्ट्यापेक्षा तिढ्याच्या पट्ट्याने अधिक परिबल (प्रेरणा व ती ज्या ठिकाणी कार्य करते तेथपर्यंतचे अंतर म्हणजे भुजा यांच्या गुणाकाराने दर्शविली जाणारी राशी) संक्रमित होऊ शकते पण तिढ्याच्या ठिकाणी पट्ट्याची पृष्ठे एकमेकांवर घासतात व पट्ट्याचे आयुष्य कमी होते, म्हणून तिढा देण्याचे शक्यतो टाळले जाते.

जेव्हा चालक व चलित दंडांमधील अंतर कमी असते व वेग गुणोत्तर (चालक व चलित दंडांच्या प्रती मिनिट फेऱ्यांचे गुणोत्तर) जास्त असते तेव्हा व्ही पट्टा वापरावा लागतो. उदा., सांप्रत यंत्रांना स्वतंत्र विद्युत् चलित्राने (मोटरने) चालविणे रूढ झाले आहे. यंत्रांत जागा थोडी असते आणि म्हणून चलित्राची व यंत्राची कप्पी यांतील अंतरही थोडेच असते. तेथे व्ही पट्टा वापरावा लागतो. व्ही पट्टे कठीण रबराचे असून ते एकसंध असतात. पट्टा चढविण्यासाठी प्रथम कप्प्या जवळ आणाव्या लागतात व मग पट्ट्यात पुरेसा ताण येईल इतक्या दूर सरकवाव्या लागतात. अशी दंड सरकविण्याची व्यवस्था व्ही पट्ट्यांच्या बाबतीत अपरिहार्य असते. जास्त पट्टे वापरून हवी तितकी शक्ती प्रेषित करता येते. 

सपाट पट्ट्याने जोडलेल्या कमी अंतरावरच्या कप्प्या शक्तिप्रेषणात वापरणे काही ठिकाणी अपरिहार्य होते, या व्यवस्थेत लहान कप्पीवरील संपर्क कोन लहान होतो व परिणामतः प्रेषित शक्ती कमी होते. संपर्क कोन वाढवून शक्तिप्रेषण सुधारण्यासाठी आरोहक कप्पी वापरतात. [⟶ कप्पी].

पट्ट्यांची द्रव्ये : चामडे, रबर–कॅनव्हास, बालाटा-कॅनव्हास व व्हार्निशमध्ये भिजवलेले कापड यांपासून सापट पट्टे करतात. चामड्याचे पट्टे कमाविलेल्या कातड्यापासून करतात. बहुपदरी पट्टे करताना ३ ते ६ मिमी. जाडीचे कातड्याचे पदर सरसाने एकमेकांस चिकटवितात. रबराचे वा बालाटाचे पट्टे विणलेल्या कापडावर दोन्ही बाजूंनी त्यांचे लेप देऊन वा थर बसवून तयार करतात. या पट्ट्याची जाडी 

१५ मिमी.पर्यंत असे पदर घालून वाठविता येते. कापडाचे पट्टे डकचे (एका विशिष्ट जाड जातीच्या कापडाचे) अनेक पदर एकत्र शिवून करतात किंवा ते जाड सुताने विणलेले असतात. रबराचे पट्टे चामडी पट्ट्यांपेक्षा स्वस्त पण कमी टिकाऊ असतात आणि अनुकूल वातावरणातच चामडी पट्ट्यांपेक्षा चांगले काम देतात. तेल वा ओंगण (ग्रीज) यांच्या संपर्काने रबरी पट्टे लवकर खराब होतता. बालाटाचे पट्टे जलभेद्य व कडक असतात, तर रबरी थोडे लवचिक असतात. कापडी पट्टे तात्पुरत्या व चालचलाऊ कामासाठी वापरतात. 

पट्ट्यांचे जोड : पट्ट्यांची टोके निरनिराळ्या पद्धतींनी जोडून ती सलग करतात (आ. ४). जोडासाठी सरस, चामड्याची वादी, नट-बोल्ट किंवा पोलादी तारेचे आकडे वापरतात. 

पट्टाचालन : पट्टा वापरून करण्यात येणारे गतीचे व शक्तीचे प्रेषण कप्पीच्या प्रधीचे पृष्ठ व पट्टा यांच्यातील आसंजनाने (चिकटून राहण्याने) व घर्षणाने घडून येते. चालक कप्पी आपल्याबरोबर पट्ट्याला नेते व पट्टा आपल्याबरोबर चलित कप्पीला फिरवितो. असे करताना पट्ट्याला चलित दंडांवरील रोधक परिबल आक्रमित करावे लागते. पट्ट्याची शक्तिप्रेषणक्षमता पट्ट्यावरील परिणामी ताण, त्याचा वेगा, पट्टा व कप्पी यांतील घर्षण गुणांक आणि दोहोंतील लहान कप्पीवरील पट्ट्याचा संपर्क कोन यांवर मुख्यत्वे अवलंबून असते. 

वेग गुणोत्तर : चालक व चलित दंडाच्या प्रमिफे.च्या (प्रती मिनिट फेऱ्यांच्या) प्रमाणाला वेग गुणोत्तर म्हणतात. दोन्ही कप्प्यांवर एकच पट्टा असल्याने कप्प्यांचा प्रधींचा पृष्ठीय वेग एकच असते. म्हणून

 π· व्य_१ · फ_१ ⁼ व्य_२· फ_२ 

यात व्य = कप्पीचा व्यास, फ = प्रमिफे. आणि पादांक १ व २ हे चालक व चलित कप्पीसंबंधी आहेत. याचाच अर्थ असा की, वेग गुणोत्तर कप्प्यांच्या व्यासांच्या व्यस्त प्रमाणात असते.

पट्टाचालन पद्धती ही इतर चालन पद्धतींपेक्षा सोपी व स्वस्त असते. पट्टा लवचिक असल्यामुळे त्याच्यावरील ताण एकदम बदलला, तरी तो चलित यंत्राला इजा होऊ न देता स्वतःच जादा भार पेलू शकतो परंतु या गुणांबरोबर त्यातील दोष असा की, फिरणारा पट्टा कप्पीवरून थोडा घसरतोही व त्यामुळे दंडांतील वेग गुणोत्तर बदलते. यामुळेच पट्टाचालन हे अस्पष्ट चालन होते. पट्ट्याची घसर कप्प्यांच्या फेऱ्यांच्या ५%  पर्यंत असू शकते. घसरीमुळे चालक कप्पी पट्ट्याच्या पुढे जाते व चलित कप्पी त्याच्या मागे पडते. ही घसर घ विचारात घेता मागील वेग गुणोत्तराचे समीकरण पुढील रूप घेईल

घसरीचा परिणाम प्रेषित कमी होण्यात होतो. 

शक्तिप्रेषण : कप्प्यांवर पट्टा चढवताना शक्तिप्रेषणासाठी त्यात पुरेसा ताण ठेवलेला असतो. पट्टा फिरताना त्याच्या एका बाजूत (घट्ट बाजूत) ताण वाढतो व दुसरीत (सैल बाजूत) तो कमी होतो. या अनुक्रमे ता१ व ता२ या ताणांची बेरीज मूळ ताण ता० च्या जवळजवळ दुप्पट असते. ता१–ता२ = ता हा परिणामी ताण असतो. पट्ट्याचा वेग व असेल, तर परिणामी प्रेषित अश्वशक्ती (अश.) पुढील सूत्राने काढता येते.

 यात सर्व ता किग्रॅ.मध्ये आणि व मी./से.मध्ये आहेत. ता१ व ता२ यांचा संबंध पुढील सूत्राने जोडता येतो. 

 यात e = स्वाभाविक लॉगरिथमाचा आधारांक = २·७१८२८, m= घर्षण गुणांक व ० = लहान कप्पीवरील संपर्क कोन (आ. २ अ) आहेत. सपाट पट्ट्यासंबंधी काही माहिती कोष्टक क्र. १ मध्ये दिली आहे. 

कोष्टक क्र. १. सपाट पट्ट्यासंबंधी सामान्य माहिती  

कोष्टक क्र. २. पट्टा आणि कप्पी यांमधील घर्षण गुणांक

पट्ठ्याची निवड : दंडामधील अंतरावर सापट पट्टा की व्ही पट्टा वापरावयाचा, हे अर्थातच अवलंबून राहते. जास्त लांब अंतरासाठी सपाट पट्टाच निवडतात. जोडाच्या पट्ट्यापेक्षा निरंत (अखंड) पट्टा चांगला पण लांब अंतरासाठी फक्त रबराचाच असा पट्टा तयार करणे शक्य आहे परंतु खर्चामुळे तो वापरीत नाहीत. सर्वसाधारण कामासाठी  २५ सेंमी.पेक्षा मोठ्या व्यासाच्या कप्प्या असतील, तर विणलेले पट्टे चांगले कामी येतात. पट्ट्यांचे जोड पोलादी तारेच्या आकड्यांनी (आ. ४ ऊ) केले तरी चालतात. ३० सेंमी. व्यासापेक्षा मोठ्या कप्प्या असल्या, तर पोलादी पट्टी आणि नट-बोल्ट यांचा जोड चालतो.

दमट व उघड्या ठिकाणी रबर–कॅनव्हास व बालाटा–कॅनव्हासचे पट्टे योग्य होतात. जास्त तापमानाच्या जागेत जाड (कापसाच्या) सुताचे विणलेले प्टेट उपयुक्त असतात. पण ४०° से.च्या वर रबर–कॅनव्हास किंवा बालाटा–कॅनव्हास वापरू नये. विषम पातळीतील दंड जोडण्यासाठी सपाट पट्टेच वापरावे लागतात. दंडांमधील अंतर कमी असूनही सपाट पट्टा वापरणे भाग असल्यास आरोहक कप्पी वापरावी. तथापि या परिस्थितीत व्ही पट्टाच योग्य असतो.  

पहा : कप्पी.

संदर्भ : 1. Bevan, T. Theory of Machines, London, 1950. 2. Dobrovolsky, V. and others, Trans. Troitsky, A. Machine Elements, Moscow. 3. Myatt, D. J. Machines Design : An Introductory Text, New York, 1962.

जोशी, म. वि. ओगले, कृ. ह.

“