Trục dẫn động băng tải: Cấu tạo, phân loại, kỹ thuật lắp đặt 

Hệ thống truyền động công nghiệp vận hành ổn định hay không phụ thuộc hoàn toàn vào hiệu suất của bộ phận trung tâm. Trục dẫn động băng tải đóng vai trò là mắt xích cốt lõi thực hiện việc chuyển hóa mô-men xoắn thành lực kéo cơ học. Sự chính xác trong gia công cơ khí và lựa chọn vật liệu chế tạo quyết định khả năng chịu tải trọng của toàn bộ dây chuyền. Những phân tích chuyên sâu về thông số và quy trình lắp đặt dưới đây sẽ làm rõ cơ chế hoạt động tối ưu của thiết bị này.

Trục dẫn động băng tải là gì? Vai trò trong hệ thống truyền động

Trục dẫn động đóng vai trò là cơ quan đầu não trực tiếp điều khiển toàn bộ hoạt động vận hành của một hệ thống băng tải công nghiệp.

Khái niệm về trục dẫn động

Trục dẫn động hay còn gọi là trục chủ động, là bộ phận nhận năng lượng trực tiếp từ động cơ thông qua hệ thống truyền động trung gian. Thiết bị này thường có dạng hình trụ tròn dài, được chế tạo từ các dòng thép cường lực có khả năng chịu xoắn cực tốt. Trục được lắp đặt tại vị trí đầu của băng tải để kéo dây đai chuyển động theo hướng định sẵn.  

Chức năng truyền mô-men xoắn và điều khiển chuyển động băng tải

Trục dẫn động thực hiện nhiệm vụ tiếp nhận mô-men xoắn từ motor để tạo ra lực kéo ma sát tác động lên bề mặt dây băng tải. Khi trục quay, bề mặt tiếp xúc giữa tang trống và dây đai sinh ra lực đẩy giúp vật liệu di chuyển liên tục trên băng. 

Thiết bị này còn giữ vai trò điều khiển vận tốc và duy trì sự ổn định của dây băng trong quá trình tải nặng. Việc kiểm soát độ chính xác của trục giúp băng tải không bị lệch tâm hoặc dao động mạnh khi vận hành ở tốc độ cao. Trục dẫn động đảm bảo năng lượng được truyền tải tối ưu từ động cơ mà không gây thất thoát công suất.

Tại sao phải lựa chọn trục dẫn động chất lượng cao?

Một trục dẫn động chất lượng cao phải đảm bảo độ đồng tâm tuyệt đối để tránh gây rung lắc và làm hỏng ổ đỡ bạc đạn. Việc lựa chọn vật liệu chuẩn như thép S45C giúp trục không bị võng hoặc biến dạng dưới áp lực của tải trọng lớn. 

Trục có bề mặt gia công chính xác giúp tăng diện tích tiếp xúc và giảm thiểu hiện tượng trượt dây băng gây mài mòn. Sử dụng linh kiện đạt chuẩn còn giúp giảm tải cho động cơ và ngăn ngừa các sự cố gãy trục đột ngột trong quá trình sản xuất.  

Cấu tạo của trục dẫn động băng tải công nghiệp

Sự kết hợp hoàn hảo giữa các chi tiết cơ khí chính xác tạo nên một hệ thống trục dẫn động có khả năng chịu tải và truyền động ưu việt.

Thân trục và bề mặt tang trống

Thân trục được chế tạo từ thép đặc hoặc thép ống đúc có khả năng chịu mô-men xoắn lớn. Bộ phận này nối liền với tang trống để tạo thành một khối trụ tròn đồng nhất trong hệ thống băng tải. Bề mặt tang trống cần được gia công tiện tinh nhằm đảm bảo độ đồng tâm tuyệt đối khi quay ở tốc độ cao. Chiều dài và đường kính của thân trục được tính toán kỹ lưỡng dựa trên chiều rộng dây băng và tải trọng vật liệu.  

Ngõng trục và vị trí lắp đặt ổ đỡ

Đây là phần hai đầu của trục dẫn động được gia công hạ bậc để lắp đặt các ổ đỡ bạc đạn. Kích thước ngõng trục phải đạt độ chính xác cực cao nhằm đảm bảo độ dôi khi ép vòng bi vào vị trí. Ổ đỡ được cố định vào khung băng tải để giữ cho trục luôn nằm đúng vị trí thiết kế. 

Bộ phận kết nối: Then, khớp nối và nhông xích

Then được lắp vào rãnh then trên trục để cố định vị trí của nhông xích hoặc khớp nối giúp truyền lực quay mà không bị trượt. Khớp nối mềm hoặc khớp nối cứng được sử dụng để liên kết trực tiếp trục dẫn động với trục ra của hộp giảm tốc. Trong nhiều hệ thống, nhông xích được ưu tiên sử dụng để thay đổi tỷ số truyền và điều chỉnh vận tốc băng tải linh hoạt. 

Lớp bọc cao su chống trượt trên bề mặt trục

Nhà sản xuất thường bọc một lớp cao su có độ dày từ 5mm đến 15mm lên bề mặt tang trống của trục chủ động. Lớp cao su này có thể để phẳng hoặc xẻ rãnh hình thoi, hình xương cá để tăng khả năng thoát nước và bụi bẩn.  

Phân loại các dòng trục dẫn động băng tải hiện nay

Mỗi hệ thống sản xuất yêu cầu một dòng trục dẫn động riêng biệt để tối ưu hóa khả năng vận hành và phù hợp với đặc thù tải trọng.

Trục dẫn động băng tải lòng máng

Trục dẫn động lòng máng có kết cấu khung trục rất dày và khả năng chịu lực uốn cao để nâng đỡ dây băng tải cao su nhiều lớp. Thiết bị thường đi kèm với tang trống có đường kính lớn giúp tăng diện tích tiếp xúc và phân bổ lực kéo đều lên dây băng. Các ổ đỡ gắn trên trục này có khả năng chống bụi và chống nước xâm nhập để vận hành ổn định ngoài trời. Độ bền cơ học cao giúp trục hoạt động liên tục trong thời gian dài mà không xảy ra hiện tượng biến dạng ngõng trục.

Trục dẫn động cho băng tải PVC/PU

Trục dẫn động cho hệ thống này thường được làm từ thép mạ kẽm hoặc inox 304 để đáp ứng các tiêu chuẩn về vệ sinh an toàn thực phẩm. Kích thước trục nhỏ gọn và được gia công tinh xảo giúp băng tải vận hành êm ái, giảm thiểu tiếng ồn trong nhà xưởng. Trục dẫn động PVC/PU yêu cầu độ đồng tâm khắt khe để tránh làm rách hoặc xô lệch dây băng tải mỏng. Khả năng tháo lắp linh hoạt giúp người vận hành dễ dàng vệ sinh và bảo trì định kỳ.

Trục dẫn động dạng động cơ tang trống

Dòng thiết bị này tích hợp toàn bộ động cơ và hộp giảm tốc nằm gọn bên trong lớp vỏ tang trống của trục dẫn động. Cơ chế này loại bỏ hoàn toàn các bộ phận truyền động hở như nhông xích, dây curoa hoặc khớp nối bên ngoài. Trục dẫn động dạng này giúp bảo vệ động cơ khỏi các tác động tiêu cực từ môi trường như bụi bẩn, hóa chất hoặc độ ẩm. Thiết kế khép kín giúp giảm thiểu nguy cơ tai nạn lao động và tiết kiệm đáng kể diện tích lắp đặt.

Trục dẫn động bọc cao su nhám và cao su hình thoi

Trục dẫn động bọc cao su nhám thường được sử dụng trong môi trường khô ráo để tăng độ bám dính tối đa với dây băng. Đối với các môi trường ẩm ướt hoặc bùn đất, trục dẫn động bọc cao su hình thoi hoặc xương cá giúp thoát nước và chất bẩn hiệu quả qua các rãnh. Kỹ thuật bọc cao su nóng hoặc nguội đảm bảo lớp đệm liên kết chặt chẽ với cốt thép của trục dẫn động. Lớp bọc này còn giúp bảo vệ bề mặt trục khỏi sự mài mòn hóa học và cơ học trực tiếp. 

Vật liệu chế tạo và tiêu chuẩn kỹ thuật của trục dẫn động

Lựa chọn vật liệu phù hợp và tuân thủ các chỉ số kỹ thuật khắt khe là điều kiện bắt buộc để trục dẫn động hoạt động ổn định trong môi trường công nghiệp.

Thép carbon S45C/S50C: Độ bền và khả năng chịu tải

Trục dẫn động chế tạo từ thép S45C hoặc S50C sở hữu giới hạn bền kéo cao và khả năng chống biến dạng cực tốt dưới tải trọng lớn. Loại vật liệu này cho phép thực hiện các nguyên công nhiệt luyện như tôi cao tần để gia tăng độ cứng bề mặt tại các vị trí lắp vòng bi. Thép carbon giúp trục chịu được các cú sốc lực khi băng tải khởi động đột ngột hoặc dừng khẩn cấp. 

Thép không gỉ Inox 304/316: Chống ăn mòn và chuẩn vệ sinh

Trục dẫn động làm từ Inox 304 hoặc Inox 316 có khả năng chống oxy hóa tuyệt đối và không bị rỉ sét trong môi trường ẩm ướt. Vật liệu này bề mặt sáng bóng, dễ lau chùi và ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn bám dính. Inox 316 được ưu tiên sử dụng trong các nhà máy chế biến thủy hải sản hoặc sản xuất hóa chất nhờ khả năng kháng muối và clorua vượt trội. 

Tiêu chuẩn về độ đồng tâm và cân bằng động của trục

Độ đồng tâm của trục dẫn động phải được kiểm tra bằng đồng hồ đo chuyên dụng với sai số cho phép cực nhỏ. Việc đảm bảo độ đồng tâm giúp dây băng tải không bị chạy lệch sang hai bên và giảm áp lực lên các ổ đỡ bạc đạn. Tiêu chuẩn cân bằng động được thực hiện thông qua máy cân bằng điện tử để loại bỏ hiện tượng ly tâm không đều khi trục quay. Một trục không đạt cân bằng động sẽ gây ra độ rung lớn, làm nhanh hỏng hộp giảm tốc và gây tiếng ồn khó chịu trong nhà xưởng. 

Cách tính toán và lựa chọn trục dẫn động băng tải phù hợp

Việc tính toán kỹ thuật chính xác giúp hệ thống vận hành ổn định và tránh lãng phí chi phí đầu tư thiết bị dư thừa công suất.

Xác định đường kính trục dựa trên momen xoắn và lực kéo

Kỹ sư căn cứ vào lực kéo cần thiết để di chuyển dây băng và tải trọng vật liệu nhằm xác định momen xoắn trên trục. Đường kính trục dẫn động phải đủ lớn để chịu được ứng suất xoắn và ứng suất uốn tổng hợp mà không bị biến dạng. 

Công thức tính toán thường bao gồm các hệ số an toàn về độ bền vật liệu và điều kiện làm việc khắc nghiệt của môi trường. Đường kính tang trống gắn trên trục cũng cần tương thích với bán kính uốn cho phép của dây băng tải để tránh làm hỏng lớp lõi vải hoặc lõi thép.

Tính toán tải trọng tác động lên ổ bi và ngõng trục

Tải trọng tác động lên ngõng trục bao gồm trọng lượng của cụm tang trống và lực căng cực đại của dây băng tải khi đầy tải. Nhân viên thiết kế thực hiện phân tích biểu đồ momen và lực cắt để tìm ra vị trí chịu ứng suất lớn nhất trên ngõng trục. 

Dựa trên các trị số này, hệ thống sẽ lựa chọn loại ổ bi cầu hoặc ổ đũa có khả năng chịu tải hướng tâm tương ứng. Ngõng trục cần được gia công với độ nhám bề mặt thấp và dung sai lắp ghép chặt chẽ để đảm bảo vòng bi không bị rơ lỏng. 

Lựa chọn công suất động cơ truyền động tương thích

Công suất motor được tính toán dựa trên tổng lực cản chuyển động, vận tốc băng tải và hiệu suất của hộp giảm tốc. Động cơ cần có momen khởi động đủ lớn để thắng được ma sát nghỉ khi băng tải đang chứa đầy vật liệu. Việc lựa chọn công suất quá thấp sẽ dẫn đến hiện tượng quá tải và cháy motor trong thời gian ngắn.

Ngược lại, động cơ có công suất quá lớn so với nhu cầu thực tế gây lãng phí điện năng và tăng chi phí lắp đặt ban đầu. Hệ thống truyền động từ động cơ đến trục dẫn động thông qua khớp nối hoặc nhông xích phải đảm bảo tính đồng bộ tuyệt đối về tốc độ vòng quay.

Quy trình lắp đặt và bảo trì trục dẫn động băng tải đúng kỹ thuật

Việc tuân thủ nghiêm ngặt các bước lắp đặt và bảo trì định kỳ giúp kéo dài tuổi thọ thiết bị và ngăn ngừa sự cố dừng máy đột ngột.

Kỹ thuật căn chỉnh độ song song giữa trục chủ động và trục bị động

Kỹ thuật viên sử dụng thiết bị đo laser hoặc thước dây chuyên dụng để kiểm tra khoảng cách giữa hai đầu trục dẫn động và trục bị động. Hai trục phải đảm bảo độ song song tuyệt đối và vuông góc với đường tâm dọc của khung băng tải. 

Người thợ điều chỉnh các gối đỡ bằng hệ thống vít tăng đưa để đưa trục về vị trí cân bằng nhất. Sau khi căn chỉnh, tất cả các bu lông cố định gối đỡ phải được siết chặt với lực mô-men xoắn theo quy định của nhà sản xuất.

Cách kiểm tra và thay thế lớp bọc cao su bề mặt

Người vận hành quan sát trực tiếp bề mặt trục dẫn động để phát hiện các dấu hiệu bong tróc, nứt vỡ hoặc mòn vẹt. Độ dày lớp cao su được đo bằng thước kẹp kỹ thuật số để so sánh với thông số ban đầu của nhà máy. Khi lớp cao su mòn quá mức cho phép hoặc mất đi các rãnh thoát nước, việc thay thế lớp bọc mới là bắt buộc. 

Kỹ thuật viên bóc bỏ lớp cao su cũ, mài nhám bề mặt thép của trục và vệ sinh bằng hóa chất chuyên dụng. Sau đó, lớp cao su mới được dán bằng phương pháp dán nguội hoặc lưu hóa nóng để đảm bảo độ liên kết bền vững với cốt thép.

Quy trình bôi trơn ổ đỡ và kiểm tra độ rơ của then

Ổ đỡ bạc đạn tại ngõng trục cần được bổ sung mỡ bôi trơn định kỳ theo giờ vận hành để giảm nhiệt độ và ma sát. Nhân viên bảo trì sử dụng loại mỡ chịu nhiệt và chịu áp lực cao phù hợp với điều kiện làm việc của nhà máy. Đồng thời, kỹ thuật viên phải kiểm tra độ rơ của then tại vị trí kết nối giữa trục dẫn động và khớp nối hoặc nhông xích. 

Một mối ghép then lỏng lẻo sẽ gây ra va đập khi khởi động và dẫn đến nguy cơ gãy trục hoặc vỡ rãnh then. Nếu phát hiện độ rơ vượt mức, cần gia công lại rãnh then hoặc thay thế then mới có kích thước phù hợp để đảm bảo truyền động cứng vững.

Các sự cố thường gặp và giải pháp khắc phục cho trục dẫn động

Việc nhận diện sớm các dấu hiệu hư hỏng giúp kỹ thuật viên đưa ra phương án xử lý kịp thời nhằm tránh các thiệt hại kinh tế do dừng dây chuyền kéo dài.

Hiện tượng trục bị võng hoặc gãy do quá tải

Trục dẫn động bị võng nguyên nhân chính thường nằm ở việc vận hành quá tải trọng thiết kế hoặc sử dụng vật liệu thép có độ cứng không đạt tiêu chuẩn. Trong trường hợp nặng, các vết nứt mỏi sẽ xuất hiện tại vị trí ngõng trục và dẫn đến gãy trục đột ngột khi đang sản xuất. 

Giải pháp khắc phục triệt để yêu cầu thay thế trục mới có đường kính lớn hơn hoặc nâng cấp vật liệu sang dòng thép hợp kim cường độ cao. Kỹ thuật viên cần lắp đặt thêm bộ cảm biến quá tải để ngắt nguồn điện ngay khi hệ thống vượt quá giới hạn an toàn.

Trục dẫn động bị trượt băng tải

Sự cố này thường do lớp cao su bọc bề mặt trục bị mài mòn nhẵn hoặc bị dính dầu mỡ, bùn đất làm giảm hệ số ma sát. Độ căng của dây băng tải không đạt yêu cầu cũng là yếu tố trực tiếp dẫn đến hiện tượng trượt gây cháy bề mặt cao su. 

Giải pháp xử lý ngay lập tức là điều chỉnh lại vít tăng đưa để tăng lực căng cho dây băng tải. Về lâu dài, đơn vị vận hành cần tiến hành bọc lại lớp cao su hình thoi để gia tăng khả năng bám dính và thoát chất bẩn bề mặt.

Tiếng ồn và rung lắc bất thường tại vị trí ổ trục

Tiếng rít hoặc tiếng lạch cạch thường phát ra khi vòng bi bên trong ổ đỡ bị khô mỡ hoặc đã bị vỡ hạt bi do nhiễm bẩn. Rung lắc mạnh có thể xảy ra khi trục dẫn động bị mất cân bằng động hoặc các bu lông cố định gối đỡ bị lỏng lẻo. 

Quy trình khắc phục bao gồm việc kiểm tra độ rơ của vòng bi và tiến hành thay mới nếu có dấu hiệu hư hỏng bề mặt rãnh chạy. Nhân viên bảo trì thực hiện siết chặt lại toàn bộ hệ thống chân đế và kiểm tra độ đồng tâm của trục bằng thiết bị chuyên dụng.

Trục dẫn động băng tải là linh kiện then chốt đảm bảo sự liên tục và an toàn cho quy trình sản xuất công nghiệp. Nội dung bài viết đã làm rõ các thành phần cấu tạo, tiêu chuẩn vật liệu cũng như phương pháp tính toán công suất truyền động đạt chuẩn. Việc duy trì chế độ bảo trì định kỳ và kiểm soát độ mòn lớp cao su bề mặt giúp giảm thiểu rủi ro hư hỏng đột ngột.