Hướng dẫn chi tiết cách thiết kế băng tải xích nhựa chạy cong
Thiết kế hệ thống băng tải xích nhựa chạy cong là điều không tránh khỏi khi bố trí layout hệ thống cho nhà xưởng. Nó tối ưu hóa không gian nhà xưởng, điều hướng sản phẩm trên các dây chuyền tự động hóa. Tuy nhiên, nếu không nắm vững thông số kỹ thuật của phụ kiện cơ cong (curve guide) và cách gia công các điểm tiếp nối, hệ thống rất dễ gặp tình trạng cấn xích, kẹt xích, nhanh mòn xích, và gây ra tiếng ồn lớn khi vận hành.
Dưới đây Băng Tải Việt Phát tổng hợp toàn bộ quy trình thiết kế, tính toán kích thước cơ cong, bí quyết gia công thực tế và công thức tính công suất động cơ chuyên sâu cho hệ thống băng tải xích nhựa cong. Cũng sẽ đề cập chia sẻ những điểm tương tự khi thiết kế băng tải xích inox chạy cong cùng hệ. Các bạn đọc và tham khảo.
Video Hướng Dẫn Chi Tiết Cách Thiết Kế Gia Công Băng Tải Xích Nhựa Chạy Cong
Dưới đây là video chi tiết hướng dẫn tính toán thiết kế và gia công cơ cong do Băng Tải Việt Phát chia sẻ, có hướng dẫn các bạn cách dựng CAD và tự CNC các phụ kiện tiêu chuẩn luôn.
Các bạn cần chú ý nếu tự dựng CAD và CNC linh phụ kiện thì phải chọn tối thiểu vật liệu nhựa HDPE. Chọn vật liệu nhựa PE phổ thông sẽ cực nhanh mòn cả phụ kiện cơ cong và xích nhựa.
Xích inox cũng mòn nhanh luôn, không chỉ xích nhưa, các bạn để ý điểm này nhé.
Phân biệt xích nhựa chạy thẳng và xích nhựa chạy cong
Để chọn lựa đúng linh kiện, trước hết cần phân biệt cơ chế của hai dòng xích:
- Xích nhựa chạy thẳng (Straight Running Chain): Các mắt xích hình chữ nhật khít sát nhau, chỉ cho phép linh hoạt theo chiều ngang ngang trục pít, chuyển động trên một đường thẳng. Điển hình nhất là dòng xích nhựa mã hàng 820 K325,
- Xích nhựa chạy cong (Side-flexing Chain): Mắt xích có khe hở vát ở các mép, cho phép bẻ cong theo bán kính tối thiểu 500mm. Thường thiết kế đi cùng bộ phụ kiện cơ cong băng tải xích. Điển hình nhất là dòng xích nhựa mã hàng 880 TAB K325 (Đọc thêm: Xích Nhựa Chạy Cong Hệ 880 TAB)
Lực hướng tâm gây lật xích & ứng dụng TAB (ngạp xích) trong thiết kế các hệ băng tải xích nhựa chạy cong
Khi xích vận hành qua đoạn cong 90 độ hoặc 180 độ, dưới lực kéo của motor, lực hướng tâm sẽ có xu hướng làm lật mặt xích. Do đó, dòng xích cong phổ biến như 880 TAB tích hợp phần ngạp (TAB) dưới đáy mắt xích để khóa đáy xích vào rãnh cơ cong, chống lật xích tuyệt đối. Hình ảnh minh họa có ghi chú bên trên của Băng Tải Việt Phát giúp các bạn nhìn trực quan hơn ứng dụng này.
Tham khảo: Danh Mục Các Hệ Phụ Kiện Phục Vụ Thiết Kế Băng Tải Hay Sử Dụng Và Có Sẵn Giao Ngay
Thông số kỹ thuật & Kích thước chi tiết giúp dựng CAD và CNC bộ cơ cong (mẫu cho hệ 880 TAB K325)
Trong thiết kế tiêu chuẩn, bộ cơ cong 90 độ (có thể cắt ngắn thành 45 độ hoặc nối thành 135 độ hoặc 180 độ) thường đi theo cặp đối xứng: 1 thanh bên trên (dẫn hướng xích) và 1 thanh bên dưới (đỡ xích đường về).
Thông số kích thước gia công CNC (Dành cho dòng K325)
- Bản rộng tiêu chuẩn xích: 82.6mm
- Bản rộng phủ bì cơ cong: 100mm cho hệ thống 1 line, cộng thêm 85mm nữa cho mỗi line bổ sung
- Độ dày cơ cong: 25mm
- Rãnh giữ TAB xích (Khe hở trên): 10mm
- Rãnh giữ ngạp TAB (Khoang trong): Rãnh rộng 70mm, rãnh hẹp 55mm
Đọc thêm: Cơ cong băng tải phục vụ thiết kế băng tải xích chạy cong
Đọc thêm: Danh Mục Các Hệ Băng Tải Xích Nhựa Hay Sử Dụng Nhất & Hàng Có Sẵn
Vật liệu nhựa cho các vật tư phụ kiện thiết kế băng tải xích chạy cong
Các phụ kiện không tiếp xúc truyền động của băng tải xích, các bạn có thể sử dụng nhựa phổ thông POM, PE để gia công.
Tuy nhiên, các phụ kiện liên quan tới ma sát truyền động, các bạn phải sử dụng vật liệu nhựa tối thiểu là HDPE nhé. Cao hơn nữa thì sử dụng UHMWPE.
Phân biệt hai dòng vật liệu nhựa này, các bạn có thể tham khảo video dưới đây:
Bán kính cong tối thiểu khi thiết kế băng tải xích chạy cong (Radius – R)
Bán kính tâm xích danh nghĩa, còn gọi là bán kính định danh (tức trên lý thuyết là như thế): 457mm
Kinh nghiệm thiết kế thực tế: Khi tự CNC phụ kiện, các bạn nên lấy bán kính tâm cong tối thiểu Rmin = 500mm. Nếu làm quá sát bán kính danh nghĩa, mép xích dễ bị cấn, kêu chóng mòn, và làm giảm tuổi thọ dây băng tải xích.
Quy chuẩn kết cấu khung sườn & bánh nhông (sprocket) khi thiết kế băng tải xích nhựa chạy cong
Chiều cao khung sườn, chuẩn phổ biến là 200mm.
Bánh nhông chủ động/bị động: Loại phổ biến nhất là 21 răng (Đường kính ngoài 128mm), lỗ trục tròn đường kính 25mm hoặc 30mm, có then định vị 4×8 mm.
Khi cộng thêm độ dày hai mặt xích trên dưới, mỗi mặt 4mm, tổng chiều cao chiếm khoảng 136mm. Phần dư khoảng hơn 60mm còn lại là để không gian cho độ võng xích nhựa đường về phía dưới, và không gian để bố trí thiết kế con lăn bị động đỡ dây băng tải xích.
Khoảng cách con lăn đỡ đường về:
- Chuẩn kỹ thuật: 400mm/con lăn.
- Linh hoạt thực tế: Có thể nới rộng từ 700mm – 1000mm/con lăn tùy tải trọng và độ cao khung sườn băng tải, để tiết kiệm chi phí, miễn sao xích không võng vượt quá mép khung (thường làm 200mm vì thế).
Cách gia công chống vấp xích trong thiết kế băng tải xích nhựa chạy cong
Diểm này khá quan trọng, dù nó chỉ theo dạng bí quyết chia sẻ.
- Điểm tiếp nối mặt trên (Mặt tải):
Khung sườn chấn C tiếp giáp cơ cong phải được thiết kế thấp hơn mặt cơ cong khoảng 3mm. Khoảng cách 3mm này là không gian cho thanh trượt chống mòn (có giải thích chi tiết và minh họa trực quan trong video trên đầu bài viết).
Tại vị trí chuyển tiếp xích đi vào cơ cong, dùng máy mài nguội vát mép cơ cong xuống khoảng 0.5mm tới 1mm, tạo độ dốc nhẹ. Việc này giúp mắt xích “trượt” qua mượt mà, không bị khựng hoặc vấp mép, không gây tiếng ồn không cần thiết, không nhanh mòn xích.
- Điểm tiếp nối đường về (Mặt đỡ bên dưới):
Con lăn bị động nằm ngay trước vị trí xích chuồi vào cơ cong dưới cần được nâng cao hơn từ 5mm tới 10mm. Độ lệch này mớm dây xích đi lọt vào khe cơ cong đỡ bên dưới một cách tự nhiên mà không đâm va vào thành cơ cong.
- Mở rộng nhiều làn băng tải(Multi-lane):
Làn, còn gọi là line, Khi thiết kế cơ cong 2 lane (N=2), 3 lane (N=3), khoảng cách tâm giữa các lane xích tiêu chuẩn nên đặt là 85mm (với xích K325 bản rộng tiêu chuẩn $82.6mm). Khe hở dư 2.4mm giúp 2 line xích chạy song song không bị cọ xát vào nhau.
- Đoạn chạy thẳng tối thiểu trước/sau đoạn cong:
Bố trí đoạn chạy thẳng tối thiểu 500mm từ hai đầu ra vô cơ cong đến tâm trục nhông kéo để mắt xích kịp trả về trạng thái phẳng đứng hình học trước khi vào khớp răng nhông. Nói một cách khác, các bạn không thể thiết kế đầu bị động và chủ động ngay khi kết thúc đoạn cong, mà phải kéo dài nó thêm tối thiểu 500mm.
02 phương pháp tính toán công suất động cơ băng tải xích nhựa
Khi xích nhựa vận hành qua đoạn cong (như dòng xích 880 TAB K325), lực hướng tâm ép mép ngạp (TAB) xích vào thành cơ cong làm ma sát tăng cao. Do đó, lực kéo tổng cộng sẽ bao gồm cả ma sát thẳng lẫn hệ số gia tăng qua góc cong.
Băng Tải Việt Phát sẽ chia sẻ cả hai cách tính:
- Cách thứ nhất theo đúng công thức kỹ thuật tiêu chuẩn để các bạn đối chiếu tham khảo, và tự tính nếu muốn.
- Cách thứ hai là chọn công suất theo kinh nghiệm, có cộng hệ số an toàn. Cách thứ hai anh em xưởng cơ khí Băng Tải Việt Phát thường xuyên áp dụng, chỉ là vì làm lâu năm nên quen.
Công thức tính toán công suất động cơ băng tải xích nhựa
Bước 1: Tính tổng lực kéo (F_T)
Công thức:
F_T = [(P_m + P_c) * L_straight * f_1 + P_c * L_return * f_1] * C_k + F_acc
Giải thích các thông số:
- P_m: Tải trọng sản phẩm trên 1 mét chiều dài băng tải (tính bằng kg/m).
- P_c: Khối lượng bản thân dây xích trên 1 mét chiều dài (tính bằng kg/m). Dòng xích 880 TAB K325 thường dao động khoảng 0.9 – 1.2 kg/m.
- L_straight: Chiều dài đoạn chạy thẳng có tải (tính bằng mét).
- L_return: Chiều dài đoạn xích chạy về không tải (tính bằng mét).
- f_1: Hệ số ma sát trượt giữa xích nhựa POM và nẹp dẫn hướng HDPE hoặc POM (thường lấy từ 0.15 đến 0.20).
- C_k: Hệ số gia tăng ma sát khi xích đi qua đoạn cong.
- Góc cong 45 độ: C_k = 1.35 (khi chạy khô) hoặc 1.20 (khi có bôi trơn).
- Góc cong 90 độ: C_k = 1.80 (khi chạy khô) hoặc 1.45 (khi có bôi trơn).
- Góc cong 180 độ: C_k = 3.25 (khi chạy khô) hoặc 2.10 (khi có bôi trơn).
- F_acc: Lực quán tính sinh ra khi khởi động. Nếu hệ thống không dùng biến tần, lấy dự phòng F_acc bằng khoảng 10% tổng lực kéo.
Bước 2: Quy đổi lực kéo sang công suất động cơ (P_motor)
Trước tiên, quy đổi lực kéo tổng từ kilogram (kg) sang Newton (N) theo công thức: F_T (tính bằng Newton) = F_T (tính bằng kg) * 9.81
Sau đó, áp dụng công thức tính công suất: P_motor = (F_T * v) / (1000 * eta * K_safety) (Đơn vị tính ra là kW)
Giải thích các thông số:
- v: Vận tốc tuyến tính của băng tải (tính bằng m/s).
- eta: Hiệu suất truyền động toàn hệ thống gồm hộp giảm tốc và trục đỡ (thường lấy từ 0.75 đến 0.85).
- K_safety: Hệ số an toàn dự phòng (thường chọn từ 1.2 đến 1.5).
Lưu ý khi chọn thiết bị thực tế: Mặc dù công suất tính toán cho các dải tải nhẹ có thể rất nhỏ (dưới 0.1 kW), bạn vẫn nên ưu tiên chọn tối thiểu động cơ 0.18 kW hoặc 0.37 kW để đảm bảo mô-men xoắn thắng được lực ma sát tĩnh ban đầu.
Cách chọn công suất motor theo kinh nghiệm
Với một đoạn băng tải xích nhựa 820 K325 tiêu chuẩn, một line, dài 05 mét, tải chai PET 330ml nước chạy nối tiếp nhau liên tục, các bạn chọn công suất motor 1HP.
Lên 9m (độ dài tối đa phải đổi line), các bạn chọn công suất motor 1.5HP.
Cũng một line ấy, với xích inox tải chai thủy tinh, tải chai bia nối tiếp nhau, thì trọng lượng bản thân dây băng tải xích inox khá nặng, nên line dài 5m đổ lại chúng ta sử dụng motor 1.5HP. Trên 5m thì nhất loạt sử dụng 2HP.
Điện nguồn 2 pha hay 3 pha như nhau. Nên trao đổi với khách trước về điện nguồn khách sử dụng, để chọn đúng pha điện nguồn từ đầu, đỡ mất công sau này phải đổi lại motor.
Từ các lựa chọn cơ bản trên, các bạn nội suy ra các công suất motor thích hợp khác cho các hệ xích nhựa và inox có bản rộng khác, độ dài băng tải khác, và trọng lương sản phẩm tải khác. Cũng khá dễ thôi. Các lựa chọn cơ bản trên thường đã bao gồm tối thiểu 20% hệ số an toàn của motor.
Băng Tải Việt Phát chọn hệ xích K325 làm tiêu chuẩn để các bạn chọn công suất motor và nội suy ra các thiết kế khác, vì các dòng xích này phổ thông nhất, gồm có các mã vật tư sau:
- Xích inox chạy thẳng: 812 K315
- Xích inox chạy cong: 881 TAB K325
- Xích nhựa chạy thẳng: 820 K325
- Xích nhựa chạy cong: 880 TAB K325
Tham khảo thêm: Tại sao bản rộng tiêu chuẩn K325 (tức 82.6mm) lại đươc sử dụng phổ thông nhất
Hướng dẫn ứng dụng biến tần (Inverter / VFD) cho băng tải xích nhựa
Biến tần giúp điều khiển tốc độ linh hoạt và bảo vệ kết cấu cơ khí, tuy nhiên tùy thuộc vào nhu cầu vận hành thực tế để tối ưu chi phí đầu tư.
Trường hợp NÊN sử dụng biến tần
- Tạo chế độ khởi động mềm (Soft Start) bảo vệ xích:
- Dây xích nhựa liên kết với nhau bằng các chốt nhựa hoặc inox. Khi khởi động trực tiếp (đóng điện lưới ngay), mô-men giật ban đầu rất lớn dễ gây giãn xích, biến dạng chốt hoặc giật đổ sản phẩm đứng trên mặt xích (như chai thủy tinh, lon nước). Biến tần giúp tăng tốc từ từ, loại bỏ hoàn toàn hiện tượng giật cơ khí.
- Cần thay đổi và đồng bộ tốc độ dây chuyền:
- Khi băng tải cần tăng giảm tốc độ linh hoạt để khớp với nhịp làm việc của các thiết bị chiết rót, dán nhãn hoặc đóng thùng phía trước và phía sau.
- Triệt tiêu lực quán tính khi khởi động trên đoạn cong:
- Nhờ khả năng tăng tốc mượt mà, biến tần giúp triệt tiêu phần lực quán tính F_acc lớn khi băng tải đang mang tải nặng ngay tại vị trí cơ cong.
- Kết nối cảm biến điều tiết tích tụ sản phẩm:
- Khi cần tích hợp cảm biến phát hiện ùn tắc chai hoặc hộp để tự động giảm tốc hoặc dừng tạm thời mà không gây ngắt ngát hay cháy động cơ.
Trường hợp KHÔNG CẦN sử dụng biến tần
- Băng tải chạy một tốc độ cố định:
- Hệ thống chỉ làm nhiệm vụ trung chuyển đơn thuần từ điểm A đến điểm B với một vận tốc chuẩn duy nhất, không cần can thiệp tốc độ.
- Tải trọng nhẹ và vận tốc thấp:
- Vận tốc tuyến tính nhỏ (dưới 0.1 m/s hoặc dưới 6 m/phút) đi kèm tải nhẹ. Ở dải tốc độ này, động cơ kết hợp hộp giảm tốc tỷ số truyền lớn đã vận hành rất êm, không tạo ra sốc tải đáng kể.
- Tối ưu chi phí ban đầu cho nhà xưởng:
- Các tuyến băng tải ngắn, độc lập, ưu tiên tối giản tủ điện và quy trình vận hành (chỉ cần nút Bật/Tắt và rơ-le nhiệt bảo vệ quá tải).
