Tính toán thiết kế băng tải nhựa chạy thẳng có ví dụ

Tính toán thiết kế băng tải nhựa chạy thẳng hàng có chức năng tích trữ. Vì có nhiều cách để tính toán các lực tác dụng lên băng tải, mỗi phương pháp đều sử dụng cùng một nguyên tắc tính toán, chỉ khác nhau ở độ chính xác của các điều kiện và biến số được sử dụng.

Do nhiều biến số được rút ra từ kết quả thực nghiệm của mỗi công ty bán băng tải, Cẩm nang Băng tải trình bày một phương pháp ngắn gọn và dễ hiểu. Người đọc có thể tự nghiên cứu thêm phương pháp này bằng cách sử dụng thông tin trong sách hướng dẫn có sẵn từ nhà cung cấp băng tải.

Nguyên lý: Các lực tác dụng lên băng tải bao gồm hai thành phần:

1. Lực căng do tải trọng sản phẩm tác dụng lên băng tải.

Lực căng tác dụng lên băng tải là do trọng lượng của tải trọng sản phẩm (F1) gây ra.

F1 = µ _t (M+ M _b )

Trong đó:

Lực ma sát (gây ra lực căng trên băng tải) được tạo ra bởi tải trọng và có thể được chia thành hai phần.

Thứ nhất: Dựa trên trọng lượng của chính dây đai (Trọng lượng dây đai), M _b

Thứ hai:. Dựa trên trọng lượng của vật liệu (sản phẩm) được vận chuyển, M

Hai quả tạ này đè lên giá đỡ (băng tải), tạo ra ma sát giữa băng tải và giá đỡ (băng tải).

2. Lực kéo do băng tải tác dụng để nâng sản phẩm từ vị trí nằm ngang lên vị trí cao hơn (M.Sine α).

Lực căng trên băng tải được tạo ra do băng tải nâng sản phẩm từ vị trí nằm ngang lên vị trí cao hơn; do đó, tổng lực căng được tính bằng công thức dưới đây.

F1 = µ _t ( M + M _b ) + ( M .Sine α )

Trường hợp tích tụ : Hơn nữa, trong khi băng tải đang hoạt động, nếu một thiết bị nào đó cản trở sự di chuyển của các thùng, chai hoặc các vật liệu khác (sản phẩm), ma sát sẽ liên tục tích tụ giữa mặt dưới của sản phẩm và băng tải cho đến khi vật cản được giải phóng, cho phép sản phẩm di chuyển.

Điều này được gọi là sự tích tụ vật liệu trên băng tải (đôi khi được gọi là tải trọng sản phẩm bị tắc nghẽn). Ma sát này (µst.Mc) phải được tính đến trong các phép tính.

Lực căng trên băng tải là do tải trọng sản phẩm và tải trọng tích lũy trên băng tải gây ra.

F1 = µ _t ( M + M _b ) + µ _st . M _c

• F1: Lực kéo dây băng hiệu quả
• F2: Lực căng thu được từ việc điều chỉnh giá trị F1 (Lực kéo đai điều chỉnh) có tính đến Hệ số vận hành và Hệ số nhiệt độ. Giá trị F2 này được sử dụng để lựa chọn dòng đai.
• P: Công suất của động cơ dùng để dẫn động dây đai.
• µ _st : Hệ số ma sát giữa băng tải và bề mặt đáy của sản phẩm trong trường hợp tích tụ sản phẩm.
• µ _t: Hệ số ma sát giữa băng tải và vật liệu đỡ (đường dẫn vật liệu).
• α: Góc nghiêng của đai
• C1: Tần suất đóng mở băng tải (Hệ số vận hành) là một yếu tố được xem xét khi nhân với lực căng tịnh để lựa chọn độ bền của băng tải.
• C2: Nhiệt độ (Hệ số nhiệt độ) là một yếu tố cần xem xét và được nhân với độ bền kéo tịnh để lựa chọn độ bền của dây đai.
• C3: Lực căng tính toán trên đai (F2) chia cho chiều rộng đai đã chọn.
• V: tốc độ băng tải
• l _T: Khoảng cách giữa tâm các trục của băng tải.

Ví dụ tính toán thực tế

Bài toán: Thiết kế một băng tải mô-đun để vận chuyển lon nước giải khát bằng thép. Thông tin và môi trường hoạt động của băng tải như sau:

• Một lon thép đựng đồ uống có trọng lượng 122 kg/m².
• Băng tải có chiều dài từ tâm đến tâm là 18,3 mét.
• Băng tải rộng 1,2 mét.
• Băng chuyền có tốc độ 6 mét mỗi phút.
• Băng chuyền trên túi xách tay, sử dụng vật liệu UHMW, đang bị ướt.
• Băng tải thường xuyên được khởi động và dừng lại trong khi đang có hàng hóa trên đó.
• Có một đống lon xếp chồng lên nhau trải dài 15 mét.
• Nhiệt độ hoạt động của băng tải là 80 độ C.

Giải pháp: Bài toán mô tả một băng chuyền thẳng có chức năng tích trữ hàng hóa.

Lực ma sát phụ thuộc vào trọng lượng sản phẩm và trọng lượng băng tải (M + M b ), khối lượng sản phẩm tích tụ ( M c ) và hệ số ma sát µst giữa vật liệu và bề mặt băng tải. Nó cũng phụ thuộc vào một số yếu tố môi trường khác như tính chất bề mặt vật liệu, độ sạch của hệ thống, chất bôi trơn, v.v.

1. Tìm lực căng tổng cộng của đai (Lực kéo hiệu dụng của đai).

F1 = µ _t ( M + M _b ) + µ _st .M _c = 0,12(2,679+421,6) + 0,25(2,196) = 921 kg.

Giá trị của các biến khác nhau có thể được tìm thấy như sau:

M = 122 x 18,3 x 1,2 = 2.679 kg.

M _b = 9,6 x 18,3 x 1,2 x 2 = 421,6 Kg (được tính toán dựa trên toàn bộ chu vi của băng tải)

M _c =2,679×15/18.3 = 2,196 Kg.

Bảng 1. Thông số kỹ thuật của dây đai đã chọn có thể được lấy từ nhà cung cấp dây đai. Vật liệu dây đai được chọn là PP (trọng lượng dây đai = 9,6 Kg/mét vuông).

Bảng 2 trình bày cách tìm µt _. Chọn PE 500 ướt làm vật liệu hỗ trợ và µt ₌ 0,12.

Bảng 3: Tìm giá trị của µst _. (Vỏ hộp làm bằng thép – băng tải làm bằng PP (ướt), tìm µst ₌ 0,25)

2. Xác định lực căng cần sử dụng để lựa chọn loại băng tải phù hợp.

F2 = F1.C1/C2
           = 921×1,2/0,65
           = 1.700 kg.

Bảng 4 cho thấy cách tìm C1 ở hàng đầu tiên. Khi băng tải đóng mở trơn tru, C1=1 luôn là giá trị cơ sở. Sau đó, cộng thêm các hệ số khác ở các hàng tiếp theo. Trong trường hợp này, nếu băng tải thường xuyên khởi động và dừng lại khi đang có tải trọng sản phẩm trên đó, hãy cộng thêm hệ số an toàn là 0,2. Do đó, trong trường hợp này, C1=(1+0,2) = 1,20.

Bảng 5 thể hiện giá trị C2, là ảnh hưởng của nhiệt độ. Khi chọn PP làm vật liệu băng tải và nhiệt độ 80 độ C, giá trị C2 là 0,65.

C3 = F2/B < khả năng chịu tải của băng tải đã chọn
           = 1.700/1,2
           = 1.417 kg/M < 2.500 kg/M …OK

Theo Bảng 1, độ bền cho phép của dây đai PP là 2.500 kg/M, lớn hơn lực sinh ra trong dây đai (1.417 kg/M). Điều này cho thấy dây đai được chọn có thể chịu được lực kéo một cách đầy đủ.

3. Tìm số lượng đĩa xích trên trục truyền động (đĩa xích truyền động).

% C3 chia cho cường độ chịu tải cho phép của đai = C3 / Cường độ chịu tải cho phép của đai
           = 1.417 / 2.500
           = 57%

Tìm giá trị % C3 bằng cách chia lực tác dụng lên đai cho khả năng chịu tải của đai. Giá trị thu được (57%) được sử dụng để chọn khoảng cách giữa các bánh răng từ Bảng 5. Khoảng cách giữa các bánh răng xấp xỉ 95 mm (sử dụng phương pháp nội suy). Do đó, đai rộng 1200 mm sử dụng bánh răng có khoảng cách 12,6 mm. Tuy nhiên, nên sử dụng số lượng bánh răng lẻ, tức là 13 bánh răng với khoảng cách xấp xỉ 100 mm (lớn hơn 95 mm…chọn lại). Vì vậy, 15 bánh răng được chọn với khoảng cách xấp xỉ 85,7 mm (nhỏ hơn 95 mm…đúng). Sau khi bánh răng giữa được khóa, điều chỉnh các bánh răng ở cả hai bên sao cho trục được cân bằng.

Bảng 6 thể hiện khoảng cách và số lượng bánh răng trên trục truyền động.

4. Công suất của động cơ dùng để dẫn động dây đai được đo bằng kilowatt.

P = F2 x V / 6.000
           = 1.700 x 6 / 6.000
           = 1,7 Kw

Bảng 7. Chọn động cơ để dẫn động dây đai. Giả sử hộp số trục vít là loại giảm tốc kép – tổn thất hiệu suất 15%, do đó 1,65/0,85 = 1,94 kW, hãy chọn động cơ 2,0 kW.

Nếu dây băng không có sự bồi tụ, ta có thể loại bỏ _µst.Mc khỏi công thức F1 = µt ₍ M + _Mb ) + µst.Mc _, để lại F1 = µt ₍ M + _Mb ), chỉ đại diện cho sức căng tuyến tính của băng tải.