Trả lời trực tiếp: Băng tải con lăn đỡ hàng trên các con lăn quay tự do quanh trục cố định. Hàng đi được nhờ trọng lực hoặc nhờ con lăn được dẫn động; loại tích lũy thêm cơ cấu ngắt truyền động cục bộ để hàng dừng lại mà con lăn phía dưới vẫn quay, tránh dồn ép.
Nội dung thuộc chuyên trang Máy & thiết bị của cokhi.net, cụm Thiết bị xưởng — ở góc nguyên lý cơ học. Tải cho phép, độ dốc và bước con lăn của một tuyến cụ thể phải tra tài liệu thiết kế của tuyến đó, bài này không thay thế tài liệu ấy.
Vì sao hàng chạy được trên con lăn mà không cần băng?
Ở băng tải băng, kiện hàng nằm trên tấm băng và cả tấm băng chuyển động — lực kéo truyền từ tang dẫn sang băng qua ma sát, rồi băng mang hàng đi. Nguyên lý ấy và các yếu tố quyết định lực kéo đã được trình bày ở bài tính công suất và lực kéo băng tải.
Băng tải con lăn bỏ hẳn khâu trung gian đó. Kiện hàng tì trực tiếp lên các con lăn, và con lăn chỉ quay quanh trục của nó chứ không đi đâu cả: vật duy nhất tịnh tiến trên tuyến là bản thân kiện hàng. Chỗ tiếp xúc vì thế chuyển từ ma sát trượt sang cản lăn, mà cản lăn thì nhỏ hơn hẳn.
Cản lăn nhỏ nhưng không bằng không, và nó đến từ hai chỗ khác nhau. Một là ổ bên trong con lăn — phần cản này gần như không đổi theo tải, vì lực cản của phớt và mỡ không phụ thuộc kiện hàng nặng hay nhẹ. Hai là biến dạng tiếp xúc giữa đáy kiện và vỏ con lăn: chỗ tiếp xúc bị nén rồi nhả liên tục, phần năng lượng không hoàn lại chính là cản lăn, và phần này thì tăng theo tải. Cùng một lớp hiện tượng tiếp xúc lăn ấy quyết định tuổi thọ của ổ, như đã trình bày ở bài tuổi thọ vòng bi L10.
Hệ quả thực tế của việc hai thành phần cản có quy luật khác nhau: kiện nhẹ khó chạy hơn kiện nặng trên cùng một tuyến dốc. Đây là chỗ hay bị hiểu ngược.
Ba kiểu băng tải con lăn khác nhau ở chỗ nào?
| Kiểu | Cái làm hàng đi tới | Điều khiển được gì | Chỗ phải cẩn thận |
|---|---|---|---|
| Con lăn tự do (chạy bằng độ dốc) | Thành phần trọng lực dọc theo mặt dốc | Gần như không điều khiển được | Tốc độ tăng dần theo quãng đường; kiện nhẹ và kiện nặng chạy khác nhau |
| Con lăn dẫn động | Mô men truyền tới từng con lăn qua đai hoặc xích chung | Tốc độ của cả tuyến | Hàng dừng mà tuyến vẫn chạy thì con lăn trượt dưới đáy kiện và mài mòn |
| Con lăn tích lũy | Mô men truyền qua khâu ngắt được cục bộ | Dừng riêng từng vùng, các vùng khác vẫn chạy | Khâu ngắt là chi tiết mòn; càng nhiều vùng càng nhiều điểm hỏng |
Bảng nêu quan hệ cơ chế – thứ điều khiển được – rủi ro cần xử; bảng không nêu trị số tải cho phép, độ dốc hay bước con lăn, vì các trị số này thuộc tài liệu thiết kế của từng tuyến và tiêu chuẩn đang áp dụng, không suy ra được từ nguyên lý.
Với kiểu dẫn động, mô men thường được đưa tới các con lăn bằng xích và đĩa xích nhỏ gắn ở đầu trục. Khi đó tuyến con lăn thừa hưởng luôn đặc tính của bộ truyền xích, kể cả hiệu ứng đa giác đã phân tích ở bài bộ truyền xích con lăn — đây là lý do tuyến dẫn động bằng xích chạy không êm bằng tuyến dẫn động bằng đai.
Vì sao tuyến chạy bằng độ dốc lại có cả giới hạn dưới lẫn giới hạn trên?
Giới hạn dưới đến từ điều kiện khởi động: thành phần trọng lực dọc mặt dốc phải thắng được toàn bộ phần cản, trong đó có phần cản ổ gần như không đổi. Kiện càng nhẹ thì phần cản không đổi ấy càng chiếm tỷ lệ lớn so với trọng lượng, nên kiện nhẹ đòi độ dốc lớn hơn kiện nặng.
Giới hạn trên đến từ chỗ khác hẳn: khi độ dốc đã vượt điều kiện cân bằng thì kiện hàng không đạt tới một tốc độ ổn định nào cả — nó gia tốc suốt chiều dài tuyến. Nghĩa là tốc độ ở cuối tuyến phụ thuộc chiều dài tuyến, và va đập vào chặn cuối lớn dần theo đó. Tuyến càng dài thì độ dốc cho phép càng phải nhỏ, hoặc phải chia đoạn có khâu hãm.
Đây là điểm phân biệt quan trọng với tuyến dẫn động: tuyến dẫn động có tốc độ đặt trước, còn tuyến trọng lực chỉ có gia tốc đặt trước. Hai thứ đó không thay thế cho nhau được.
Vì sao ít nhất ba con lăn phải cùng đỡ một kiện hàng?
Nếu chỉ hai con lăn chạm đáy kiện, thì mỗi lần kiện đi qua một con lăn, mép trước của nó rơi vào khe rồi mới gặp con lăn kế tiếp. Kiện hàng chúi xuống, đập vào con lăn sau, và chu kỳ ấy lặp lại suốt tuyến. Với ba điểm đỡ trở lên, luôn có đủ điểm giữ mặt đáy nằm ngang trong lúc chuyển tiếp — nên bước con lăn phải nhỏ hơn một phần ba chiều dài đáy kiện, chứ không phải nhỏ hơn chiều dài đáy kiện.
Điều kiện kèm theo là đáy kiện phải cứng và phẳng. Bao mềm, thùng võng hay pallet có chân sẽ tì lệch vào từng con lăn thay vì trải đều, và khi đó tuyến con lăn không còn hợp nữa. Trường hợp ấy thuộc về nguyên lý ăn khớp chứ không phải nguyên lý lăn — xem bài xích tải để thấy vì sao mặt tải ăn khớp mới giữ được vật không có đáy phẳng, còn vật liệu rời thì lại phải dùng nguyên lý khác nữa như ở bài vít tải xoắn.
Con lăn hỏng thường bắt đầu từ đâu?
Từ ổ nằm trong lòng con lăn. Đó là ổ nhỏ, kín, đặt trong môi trường bụi và hầu như không bôi trơn lại được, nên nó là chi tiết hết tuổi thọ trước tiên. Dấu hiệu không phải tiếng kêu — con lăn quá nhỏ để nghe rõ — mà là con lăn quay nặng tay hoặc đứng im. Khi một con lăn đứng im, kiện hàng trượt trên nó thay vì lăn, và vệt mòn xuất hiện cùng lúc trên vỏ con lăn lẫn trên đáy kiện.
Hai nguồn hỏng còn lại đều là hệ quả của lắp đặt. Một là bụi và mảnh vụn lọt vào khe giữa trục và vỏ, làm phần cản không đổi tăng lên — tuyến trọng lực đang chạy được bỗng dừng, dù không có gì gãy. Hai là tuyến bị lệch, khiến kiện hàng tì dồn về một đầu con lăn; tải lệch tâm đó rút ngắn tuổi thọ ổ nhanh hơn nhiều so với tải đúng tâm, cùng cơ chế với lệch trục đã mô tả ở bài cân chỉnh trục. Nhóm dấu hiệu cần theo dõi định kỳ cho các thiết bị vận chuyển nằm trong bài bảo trì quạt, bơm, động cơ và băng tải.
Câu hỏi thường gặp
Tuyến con lăn tự do có tiết kiệm hơn tuyến dẫn động không? Tiết kiệm phần truyền động, nhưng đổi lại mất khả năng điều khiển. Tuyến trọng lực không đặt được tốc độ, không dừng theo vùng, và cần chỗ cho chênh cao — thứ mà nhà xưởng không phải lúc nào cũng có. Nó hợp với đoạn nối ngắn hơn là với tuyến dài.
Vì sao kiện nhẹ hay bị kẹt giữa tuyến dốc? Vì phần cản của ổ gần như không đổi theo tải, còn lực đẩy kiện đi thì tỷ lệ với trọng lượng. Kiện càng nhẹ, tỷ lệ giữa hai thứ càng bất lợi. Đó là lý do một tuyến chạy tốt với hàng nặng vẫn kẹt với hàng nhẹ mà không hỏng gì cả.
Có nên tăng tốc độ tuyến dẫn động để tăng năng suất không? Năng suất tuyến phụ thuộc khoảng cách giữa các kiện nhiều hơn phụ thuộc tốc độ. Tăng tốc độ làm tăng cả năng lượng va chạm ở điểm dừng và tăng mòn ở khâu ngắt của loại tích lũy, nên phần lợi thu được thường bị trả lại ở chỗ khác.