VÍT TẢI NGHIÊNG

Thiết kế vít tải nghiêng dùng trong các ứng dụng công nghiệp

Vít tải hay băng tải trục vít là một trong những máy vận chuyển đáng tin cậy và tiết kiệm chi phí để vận chuyển vật liệu rời. Do tính linh hoạt của chúng, Vít tải có thể vận chuyển nhiều loại vật liệu rời khác nhau, như xi măng, bột, cát,…

Vít tải được thiết kế để hoạt động ở hầu hết mọi vị trí, từ ngang đến dọc. Vít tải nghiêng được sử dụng để vận chuyển và nâng vật liệu rời ở cao độ khác nhau. Tùy thuộc vào dạng vật liệu rời và mục đích sử dụng mà thiết kế và cấu trúc của vít tải nghiêng sẽ khác nhau nhằm đáp ứng yêu cầu về điều kiện làm việc và thời gian sử dụng.

Lịch sử của vít tải

Trục vít Archimedes để nâng nước

Archimedes đã thiết kế vít tải vào thế kỷ III trước Công nguyên. Trục vít đầu tiên được sử dụng để tháo nước khỏi tàu và để tưới đất nông nghiệp. Thiết bị ban đầu bao gồm các cánh vít xoắn ốc được cố định vào thành bên trong của một hình trụ rỗng được dẫn động bởi trục truyền chính giữa. Khi hệ thống quay, nước được chuyển tải và nâng từ vị trí này sang vị trí khác. Thiết kế xoắn ốc dựa trên lý thuyết về mặt phẳng nghiêng. Vít tải đã phát triển trong thời hiện đại và hiện được sử dụng trong hầu hết các ngành công nghiệp lớn. Ngày nay, hàng ngàn nhà máy chế biến trên khắp thế giới đang sử dụng vít tải để vận chuyển vật liệu rời.

Các ứng dụng điển hình cho vít tải nghiêng

Vít tải nghiêng giải quyết nhu cầu vận chuyển vật liệu rời từ thấp lên một cao độ mong muốn. Trong nhà máy, thiết bị thường được xếp chồng lên nhau, do đó, cần có vít tải nghiêng để giúp bố trí nhà máy một cách tối ưu và giảm số lượng thiết bị trong quy trình. Các ứng dụng phổ biến của vít tải nghiêng trong nhà máy bao gồm nhận vật liệu rời từ máy sàng và chuyển nó đến gầu tải hoặc chuyển vật liệu qua các trạm trung gian. Có hàng ngàn ứng dụng cho vít tải nghiêng đang được sử dụng hiện nay.

Lý thuyết và thiết kế cơ bản

Vít tải nghiêng chữ U điển hình

Vít tải nghiêng dạng ống điển hình

Vít tải là thiết bị vận chuyển dạng thể tích, bởi vì, với mỗi vòng quay của trục vít, một lượng vật liệu cố định được đưa ra ngoài. Mục đích của vít tải là chuyển sản phẩm từ điểm này sang điểm khác. Vít tải thường được cấp liệu đầu vào bằng một băng tải hoặc thiết bị đo lường như: van quay, bộ cấp liệu trục vít, băng tải, máy nghiềng, hoặc các vít tải khác.

Việc tính toán năng suất vít tải được tính dựa trên lượng vật liệu dịch chuyển trong một đơn vị thời gian. Năng suất của vít tải phụ thuộc vào tính chất của vật liệu, điều kiện làm việc, cũng như sơ đồ bố trí lắp đặt. Công suất vít tải phụ thuộc vào đường kính vít, bước vít và năng suất vận chuyển theo yêu cầu. Khi thiết kế vít tải cần chú ý chọn lựa gối ổ phía sau, bời vì vị trí đó chịu lực dọc trục do độ nghiêng cánh gây nên hoặc khối lượng trục vít đè lên phía sau.

Vít tải nghiêng

Vít tải nghiêng thường hoạt động từ vị trí nằm ngang đến 45 độ so với vị trí nằm ngang. Trên 45 độ, vít tải nghiêng được coi là vít tải đứng và phải được thiết kế theo công thức khác. Khi mức độ nghiêng tăng lên, hiệu quả vận chuyển giảm và yêu cầu về công suất động cơ tăng do tác động của trọng lực và vật liệu rời rơi trở lại. Hiệu quả vận chuyển bị ảnh hưởng bởi góc nghiêng, đặc điểm của vật liệu rời cụ thể, loại máng vít tải và bước vít. Vì vậy, thông thườn nên thiết kế vít tải có độ nghiêng thấp nhất có thể để đạt hiệu quả tối đa.

Thiết kế vít tải nghiêng

Khi thiết kế một vít tải nghiêng, điều quan trọng là phải hiểu các đặc điểm cấu tạo ảnh hưởng như thế nào đến lưu lượng hoặc khả năng truyền tải. Lựa chọn loại máng và dạng cánh thích hợp sẽ làm tăng hiệu quả truyền tải.

Hai loại vít tải thường được sử dụng đối với vít tải nghiêng là loại máng chữ U và loại vít ống. Thiết kế máng chữ U đơn giản, tiết kiệm và dễ dàng tiếp cận để bảo trì. Máng chữ U được sử dụng trong hầu hết các ứng dụng băng tải vít ngang và các ứng dụng nghiêng lên đến khoảng 20 độ. Khi mức độ nghiêng tăng lên, máng chữ U trở nên rất kém hiệu quả vì vật liệu rời sẽ rơi trở lại. Vỏ hình ống được sử dụng trong hầu hết các ứng dụng băng tải vít nghiêng trên 20 độ. Hiệu quả vận chuyển được cải thiện đáng kể vì vật liệu rời được chứa trong vỏ hình ống và giảm sự rơi trở lại.

Lựa chọn bước vít phù hợp cũng rất quan trọng để vận hành băng tải vít nghiêng thành công. Bước vít là khoảng cách từ đầu của một cánh vít đến đầu của cánh tiếp theo. Vít tải thông thường có bước vít bằng đường kính ngoài của vít. Bước vít thường được lấy theo tỉ lệ với đường kính cánh, thường sử dụng tỉ lệ 1/1, 2/3 và 1/2 so  với đường kính vít. Vít có bước bằng đường kính thường được sử dụng trong vít tải ngang vì không làm giảm hiệu quả truyền tải. Đối với vít tải nghiêng, khi sử dụng bước vít lớn sẽ làm giảm hiệu quả do góc của cánh vít.

Các tính năng thiết kế và cấu trúc cần xem xét đối với vít tải nghiêng:

  • Độ nghiêng dưới 10 độ– Độ hao hụt trong truyền tải là thấp nhất khi độ nghiêng dưới 10 độ. Một vít tải chữ U với bước bằng đường kính là phù hợp cho hầu hết các ứng dụng. Có thể khắc phục tổn thất bằng cách tăng tốc độ của vít tải, tăng đường kính của vít tải hoặc giảm bước của trục vít.

 

  • Độ nghiêng từ 10 đến 20 độ– Hiệu suất truyền tải thường giảm từ 10% đến 40% đối với độ nghiêng lên đến 20 độ. Vít tải máng chữ U với bước vít 2/3 là hợp lý cho các ứng dụng. Hiệu suất cũng có thể được khắc phục bằng cách tăng tốc độ hoặc đường kính của băng tải vít. Cần tăng them công suất động cơ để vượt qua trọng lực và vật liệu rời rơi trở lại.

 

  • Độ nghiêng từ 20 đến 30 độ– Hiệu suất truyền tải thường giảm từ 10% đến 70% đối với độ nghiêng lên đến 30 độ. Nên sử dụng vít tải ống và bước vít nhỏ (1/2 hoặc 2/3). Hiệu suất cũng có thể được khắc phục bằng cách tăng tốc độ hoặc đường kính của băng tải vít. Cần tăng them công suất động cơ để vượt qua trọng lực và vật liệu rời rơi trở lại
  • Độ nghiêng từ 30 đến 45 độ– Hiệu suất truyền tải thường từ 30% đến 90% đối với độ nghiêng lên đến 45 độ. Nên sử dụng vít tải ống và bước vít nhỏ (1/2 hoặc 2/3). Hiệu suất cũng có thể được khắc phục bằng cách tăng tốc độ hoặc đường kính của băng tải vít. Cần tăng them công suất động cơ để vượt qua trọng lực và vật liệu rời rơi trở lại

Yêu cầu về công suất dẫn động và điều kiện khác

Yêu cầu về công suất đối với vít tải nghiêng tăng lên theo mức độ nghiêng. Cần thêm công suất để có thể thắng được lực gây ra bởi trọng lực và vật liệu rời rơi trở lại. Vít tải nằm nghiêng trên 10 độ phải được thiết kế để khởi động và hoạt động trong các điều kiện khởi động nặng. Tình trạng này xảy ra khi dòng chảy bình thường trong vít tải nghiêng bị gián đoạn và vật liệu rời bên trong vít tải trượt trở lại đầu dưới, lấp đầy vít tải. Cần có thêm công suất để khởi động và vận chuyển vật liệu rời vì băng tải sẽ tạm thời trải qua mức tải trọng 100%. 

Phần kết luận

Vít tải nghiêng được sử dụng trong hàng nghìn ứng dụng và cung cấp giải pháp đơn giản để vận chuyển và nâng vật liệu rời. Nếu bạn sử dụng Vít tải nghiêng trong nhà máy của mình, thiết kế phù hợp là rất quan trọng đối với sự thành công lâu dài của hoạt động của bạn.