Quy trình tính toán thiết kế băng tải

Nội dung được tóm lược nhằm trợ giúp quá trình tính toán cơ khí để lựa chọn các thành phần chính của một hệ thống băng tải. Các nội dung tính toán được trình bày ở đây bao gồm:

1. Xác định chiều rộng băng tải;
2. Xác định vận tốc băng tải;
3. Tính toán công suất dẫn động băng tải;
4. Tính lực kéo phân bố trên dây băng tải;
5. Lựa chọn dây băng tải;
6. Xác định kết cấu và cách bố trí các puly, con lăn.

Có thể hình dung băng tải như một bộ truyền đai có kích thước lớn. Các vật phẩm cần vận chuyển được đổ trực tiếp lên dây băng tải hoặc được đóng gói, hoặc đựng trong các thùng gắn cố định trên băng tải (Bucket conveyor).

Băng tải được dùng để vận chuyển khối lượng vật liệu lớn trên khoảng cách hoặc độ cao lớn. Một băng tải thường vận chuyển các vật liệu hay đối tượng cùng loại. Thông thường, các đối tượng này được đặt lên băng tải theo dạng tự do, hay nói cách khác, đổ liên tục lên băng đang chuyển động. Trong tài liệu này, ta thống nhất sử dụng thuật ngữ “vật phẩm” để chỉ các đối tượng được vận chuyển.

Góc máng

Góc máng có thể bố trí dây băng tải nằm ngang (Flat belt), tương tự như ở bộ truyền đai dẹt. Tuy nhiên, người ta thường sử dụng thêm các con lăn đặt nghiêng (con lăn máng – Troughing idlers) để uốn dây băng tải thành dạng máng lõm, nhằm vậnchuyển vật phẩm được ổn định hơn.

Góc mái

3. Độ rộng tối thiểu băng tải

Độ rộng băng tải phụ thuộc lưu lượng cần vận chuyển và kích cỡ vật phẩm (hay kích thước của các “hạt” vật liệu) cần vận chuyển trên băng. Nếu kích cỡ vật phẩm càng lớn thì độ rộng băng tải càng phải rộng.

Bảng 1 trình bày độ rộng tối thiểu của băng tải cho các giá trị kích cỡ vật phẩm khác nhau. Cột A dùng cho các vật phẩm có kích thước khá đồng nhất; cột B cho các dạng vật phẩm có kích thước không đều – “hạt” to nhất không quá 10% thể tích cả khối.

4. Góc nâng/ hạ của băng tải

Góc nâng hay hạ của băng tải (góc dốc) được quyết định bởi đặc tính và hình dạng các hạt vật liệu được vận chuyển. Các vật liệu dạng hạt, ổn định có thể sử dụng băng tải có độ dốc lớn; các vật liệu không ổn định như than, cát cần xác lập góc dốc nhỏ. Góc dốc lớn nhất của băng tải có bề mặt nhẵn được cho trong bảng 2. Khi bề mặt băng bị ướt hoặc bẩn, các giá trị trong bảng cần giảm đi 2 đến 5 độ.

5. Vận tốc băng tải

Vận tốc băng tải cần giới hạn tùy thuộc dung lượng của băng, độ rộng của băng và đặc tính của vật liệu cần vận chuyển. Sử dụng băng hẹp chuyển động với vận tốc cao là kinh tế nhất; nhưng vận hành băng tải có độ rộng lớn lại dễ dàng hơn so với băng tải hẹp.

Bảng 3 cho các giá trị vận tốc lớn nhất của băng tải tùy thuộc độ rộng băng cho 3 nhóm vật phẩm khác nhau: nhóm A: Các loại vật liệu hạt; nhóm B: Than mỏ và các vật liệu có tính bào mòn; nhóm C là các vật phẩm gồm quặng cứng, đá và các vật liệu có cạnh sắc.

Vận tốc băng tải thường được tính toán nhằm đạt được lưu lượng vận chuyển theo yêu cầu cho trước. Lưu lượng vận chuyển của một băng tải có thể được xác định qua công thức:

Qt = 60A.V.γ .s (1)

Trong đó:

• Qt: Lưu lượng vận chuyển, tấn/ giờ;
• A: Diện tích mặt cắt ngang dòng vận chuyển (m2)
• γ: Khối lượng riêng tính toán của khối vật liệu (tấn/ m3)
• V: Vận tốc băng tải (m/phút)
• s: Hệ số ảnh hưởng của góc nghiêng (độ dốc) của băng tải

5.1. Diện tích mặt cắt ngang dòng chảy

Diện tích mặt cắt ngang dòng chảy có thể được xác định như sau: A = K(0,9B − 0,05) (3)

• A: Diện tích mặt cắt ngang dòng vận chuyển (m2)
• K: Hệ số tính toán
• B: Độ rộng băng tải (m)
• Hệ số K được cho trong bảng 4.

5.2. Góc mái

Góc mái của một đống vật phẩm là góc hình thành giữa đường nằm ngang và mái dốc của đống vật phẩm. Các giá trị thông thường cho trong bảng 5.

6. Tính toán công suất truyền dẫn băng tải

Công suất làm quay trục con lăn kéo băng tải được tính theo công thức sau:

P = P1 + P2 + P3 + Pt (KW) (4)

Trong đó, P1 là công suất cần thiết kéo băng tải không tải chuyển động theo phương ngang; P2 là công suất cần thiết kéo băng tải có chất tải chuyển động theo phương ngang; P3 là công suất kéo băng tải có tải chuyển động theo phương đứng (nếu băng tải có độ dốc đi lên; nếu băng tải vận chuyển vật phẩm đi xuống, P3 mang giá trị âm); Pt là công suất dẫn động cơ cấu gạt vật phẩm.

7. Lực căng dây băng tải

7.1. Tính toán thông thường Hình 6 minh họa các thành phần lực cho một dây băng tải khi vận chuyển vật nặng lên phía trên (dốc lên – Uphill).

7.2. Tính toán băng tải nhiều pu-ly truyền dẫn

Khi tính toán theo cách thức thông thường như trên, nhiều khi ta gặp phải tình huống lực căng trong dây băng tải, hoặc công suất cần thiết của động cơ kéo băng tải, thậm chí là cả hai thông số này là quá lớn. Lời giải cho vấn đề là sử dụng nhiều hệ động cơ- puly truyền dẫn.

8. Tính chọn dây băng tải

Trước hết, cần lưu ý về vật liệu dây băng tải. Dây băng tải cần được chọn phù hợp với môi trường làm việc, sao cho có thể tránh các ăn mòn hóa học. Các loại dây băng tải thông dụng bao gồm: dây sợi thép (Steel Cord); các loại dây được dệt nhiều lớp (Multi-ply Fabric). Các băng tải sợi thép được ký kiệu ST và kèm theo 1 con số. Ví dụ ST-500; ST-1250. Giá trị số trong ký hiệu chỉ độ bền cho phép (kg/cm) tính trên một đơn vị chiều rộng dây. Các dây băng tải dệt được ký hiệu tên vật liệu dây, kèm theo hai số liệu chỉ giá trị độ bền và số lớp dệt. Ví dụ EP 160/2. Nếu ký hiệu chỉ có một giá trị, ví dụ NF-75, nghĩa là con số chỉ giá trị độ bền của một lớp dệt.

Thông số đánh giá sức bền của dây băng tải được tính theo giá trị lực kéo lớn nhất tác dụng lên dây Fmax theo công thức sau:

Với đai sợi thép: ST – No = (Fmax * SF)/B − = (28)

Trong đó, Fmax là lực kéo lớn nhất (kg); SF là hệ số an toàn; B là chiều rộng dây băng tải tính bằng centimetre. Sau khi tính được lực kéo đơn vị ST-No, tiến hành tra bảng chọn dây có giá trị lực kéo đơn vị lớn hơn và gần nhất với giá trị tính được.

9. Cấu trúc hệ thống băng tải

9.1. Xác định đường kính puly

Các puly được chia thành 3 nhóm A, B và C như trong bảng 21. Xem minh họa trên hình 7.

9.2. Khoảng cách giữa các con lăn

Các con lăn đỡ nhánh chùng của dây băng tải thường được đặt cách nhau 3 mét. Các con lăn đỡ nhánh căng thường đặt cách đều nhau, hoặc bố trí không đều theo các hướng dẫn dưới đây.

Trong đó, T là lực kéo dây đai tại vùng tính toán (kg); Ml là khối lượng của dây và tải đang được vận chuyển (kg/m). Tuy vậy, cần hết sức lưu ý và tính toán cẩn thận, xem xét mọi tình huống lực kéo có thể có trước khi quyết định bố trí các con lăn không đều nhau.

Có thể sử dụng các hướng dẫn nhanh như sau để xác định khoảng cách giữa các con lăn:

• Con lăn đỡ nhánh chùng: lấy khoảng 3 mét;
• Con lăn nạp liệu động (Impact idlers): lấy bằng khoảng 1⁄4 hoặc 1⁄2
• khoảng cách giữa các con lăn mang tải (con lăn trên nhánh căng);
• Con lăn đỡ trong vùng lượn của dây băng: tối đa 1⁄2 khoảng cách của
• các con lăn đỡ thông thường trên nhánh tương ứng.

Băng tải đối với các doanh nghiệp là vô cùng quan trọng. Tuy nhiên thì việc có thể đảm bảo được rằng hệ thống băng tải sẽ phù hợp nhất với nhu cầu sử dụng của mình thì cần phải chú ý tính toán cho thật hợp lý. Bạn có thể tính toán những những nội dung trên đây để đảm bảo khi thiết kế băng tải sẽ giúp các doanh nghiệp có thể đảm bảo được sự hoạt động hiệu quả nhất. Hi vọng tài liệu mà chúng tôi cung cấp đến cho các bạn sẽ là một kiến thức bổ ích cho bạn trong quá trình làm việc và học tập.