Hệ Số An Toàn Của Băng Tải Là Gì Và Cách Chọn Như Thế Nào?

Khi lựa chọn hoặc mua băng tải, chúng ta sẽ gặp một chỉ số kỹ thuật gọi là “hệ số an toàn” (SF). Vậy hệ số an toàn là gì và chúng ta nên chọn hệ số an toàn như thế nào?

“Hệ số an toàn” lần đầu được đề cập trong tiêu chuẩn DIN 22101 năm 1982, đây là các con số do nhà sản xuất băng tải cung cấp cho các kiểu băng cụ thể của họ. Hệ số an toàn là tỷ lệ giữa độ bền kéo đứt của vật liệu và ứng suất tác dụng hoặc tải trọng tối đa cho phép. Nó thường được gọi là “Lực căng”. Chỉ số này liên quan đến lớp vải của băng tải và do đó là độ bền tổng thể của băng. Dù băng được phủ bằng EPDM, Nitrile hay SBR thì hệ số an toàn cũng không phụ thuộc vào các lớp phủ này. Nói cách khác, hệ số an toàn là một thông số quan trọng để đảm bảo băng tải không bị đứt trong quá trình vận hành.

Hệ số an toàn liên quan trực tiếp đến thị trường của chúng ta: xét về góc độ an toàn, độ tin cậy và tuổi thọ lâu dài, nó nên lớn hơn; còn xét về góc độ kinh tế, nó nên nhỏ hơn.

Hệ số an toàn của băng tải trước đây khá bảo thủ. Đối với băng vải, hệ số an toàn thường danh định là 10:1, còn đối với băng cáp thép là 6.7:1. Ví dụ, một nhà sản xuất muốn chế tạo băng tải 2 lớp với lực 220 pound mỗi inch. Họ muốn đặt tiêu chuẩn hệ số an toàn cho sản phẩm là 10:1. Điều này có nghĩa là băng thành phẩm của họ sẽ đứt trên máy thử ‘snatch and grab’ ở lực tối thiểu 2200 pound mỗi inch, kết quả dẫn đến việc tăng đáng kể đầu tư của người dùng.

Tuy nhiên, ngày càng nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng độ bền kéo của băng tải không liên quan đến hệ số an toàn thực tế trong thiết kế băng tải, mà liên quan đến khả năng chịu tải của băng tải và tải trọng đỉnh tức thời trong trạng thái vận hành ổn định của băng tải cũng như độ bền mỏi của mối nối. Nghĩa là, nó là hệ số nhân áp dụng cho lực tối đa tính toán mà mối nối băng tải (vốn là điểm yếu nhất trong băng tải) sẽ phải chịu. Hệ số an toàn tính đến các khuyết tật trong vật liệu, lỗi lắp ráp, sự suy giảm vật liệu và các yếu tố không chắc chắn khác.

Hệ số an toàn được chấp nhận chung:

Hệ số an toàn thông thường thường dao động từ 6,7 đến 10 cho điều kiện vận hành ổn định, liên quan đến độ bền mối nối.

Ví dụ, một băng tải cáp thép từ “SUNGDA” có độ bền kéo 7500N/mm. Sau khi thử nghiệm độ bền mỏi mối nối của băng tải, hiệu suất mối nối được kiểm tra bằng máy mỏi đạt 38%, do đó, độ bền mỏi mối nối là 2850N/mm (tỷ lệ chịu tải = 0.38 * 7500N/mm). Một băng tải cáp thép khác từ “SUNGDA”, độ bền kéo của nó là 6600N/mm, nhưng công nghệ và độ bền mối nối của băng tải được cải thiện. Sau khi thử nghiệm, mức độ chịu đựng mối nối của nó là 50%, và mức chịu tải thực tế là 3300N/mm, cao hơn 16% so với độ bền mỏi mối nối của băng tải đầu tiên. Mặc dù độ bền kéo của nó thấp hơn 14% so với băng trước, hệ số an toàn thiết kế của băng tải đầu tiên là 6.5.

Nhờ độ bền mối nối mạnh, hệ số an toàn của băng tải thứ hai có thể giảm xuống 4.7, và lực chịu tải tương ứng tăng 39%. Vật liệu chế tạo băng tải và mối nối cùng các phương pháp phân tích hiện đại cho thấy việc sử dụng hệ số an toàn thấp hơn 5.0 trong phạm vi độ bền kéo từ ST-1000N/mm đến ST-6000N/mm là an toàn và đáng tin cậy.

Băng tải, đặc biệt là băng tải cường độ cao, chiếm tới 30-50% tổng đầu tư cho hệ thống băng tải. Để lựa chọn băng tải hợp lý và giảm chi phí đầu tư, một giải pháp quan trọng là cải thiện công nghệ nối băng tải nhằm giảm hệ số an toàn. Ví dụ, một băng tải dài 20km tại Úc đã giảm hệ số an toàn của băng tải cáp thép từ mức thông thường 6.7 xuống 5.0, giúp giảm 14% trọng lượng băng tải, tăng 7% tuổi thọ con lăn đỡ và tăng 40% tuổi thọ con lăn hồi. Việc giảm lực căng băng tải cũng làm giảm đầu tư kết cấu tương ứng, tiêu thụ điện năng giảm 4%, và có thể giảm khoảng 10% chi phí đầu tư và vận hành trong vòng 20 năm sử dụng.

Tiêu chuẩn công nghiệp Đức DIN22101-1982 định nghĩa hệ số an toàn của băng tải cáp thép là tỷ lệ giữa độ bền kéo của băng tải cáp thép và lực căng băng tải khi vận hành ổn định, với mức tối thiểu là 6.7. Năm 2002, Đức đã sửa đổi tiêu chuẩn năm 1982, và phiên bản mới áp dụng khái niệm và phương pháp tính toán mới. Kết luận cho thấy hệ số an toàn của băng tải cáp thép có thể thấp hơn 6.7, thậm chí có thể xuống tới 4.5.

Trong mười năm qua, một số quốc gia đã vượt qua quy định năm 1982. Các hệ thống băng tải đang vận hành tại Đức, Anh, New England, Úc và các nước khác đã áp dụng hệ số an toàn từ 4.5 đến 5.5. Theo kết quả nghiên cứu của các tổ chức nước ngoài như Công ty CDI của Mỹ, hệ số an toàn của băng tải cáp thép có thể giảm xuống dưới 5.5, cụ thể trong khoảng từ 4.5 đến 5.0.

CÔNG TY BĂNG TẢI SUNGDA

Trang web chính thức của SUNGDA: https://www.sungdagroup.com