Máy nghiền thủy lực cho tái chế nhựa: Hướng dẫn chọn máy

Máy nghiền thủy lực thường được dùng ở công đoạn nghiền thô đầu dây chuyền tái chế nhựa. Máy dùng mô-tơ thủy lực dẫn động các trục dao hợp kim bố trí so le, nghiền vật liệu khối lớn bằng lực cắt và lực ép, xử lý được màng nông nghiệp, bao dệt, thùng rỗng cỡ lớn và cục nhựa đầu máy thành dày.

Nhựa phế liệu khối lớn khi nạp vào có hình dạng rất phức tạp. Màng mỏng dạng cuộn rất dễ quấn chết trục dao. Cục nhựa đầu máy dày nặng hoặc khối nhựa đặc lẫn trong đống liệu lại gây va đập cơ học mạnh ngay lúc dao ngoạm vào. Với truyền động nối cứng bằng bánh răng, khi gặp lực cản tức thời như vậy, mặt răng hộp giảm tốc và rotor động cơ thường phải hứng va đập trực tiếp. Máy nghiền thủy lực truyền lực qua mạch chất lỏng, nên khi trục quay bị cản vẫn duy trì được mô-men xoắn đã cài đặt, đồng thời hấp thụ lực giật ngược cứng từ vật liệu.

Cốt lõi của việc chọn thiết bị này là phối hợp thông số động lực và thiết kế cấu hình trục dao. Khi đánh giá, không thể chỉ nhìn vào công suất định mức của động cơ. Cần kiểm tra tốc độ tăng áp của hệ thống thủy lực, lưu lượng riêng của mô-tơ ở tốc độ thấp, cùng kiểu ăn khớp răng dao đối với màng dai và khối nhựa cứng. Thông số được phối hợp hợp lý sẽ giảm số lần dừng máy do kẹt liệu và đảo chiều, đồng thời cấp cho hệ thống nghiền mịn và rửa phía sau nguồn liệu có kích thước tương đối ổn định.

1. Đặc tính tải biến đổi đột ngột khi nghiền nhựa khối lớn và cơ chế chống quá tải của dẫn động thủy lực

Khi vật liệu đóng kiện hoặc vật liệu rời chất đống rơi vào buồng nghiền, tải thay đổi theo dạng xung không có quy luật. Nhựa dạng màng bị trục dao ép thì giãn dài, quấn hết lớp này đến lớp khác khiến lực cản ma sát tăng lên nhiều lần. Khối nhựa ép phun thành dày lại đòi hỏi lưỡi dao tạo lực cắt rất lớn ngay lúc tiếp xúc. Trong điều kiện này, truyền động bằng hộp giảm tốc cơ khí thường dựa vào rơ-le nhiệt hoặc chức năng bảo vệ quá tải của biến tần để kích động cơ đảo chiều. Việc khởi động và dừng liên tục gây hại cho cả lưới điện lẫn bánh răng.

Hệ thống thủy lực truyền lực nhờ bơm dầu chính và mô-tơ thủy lực tốc độ thấp, mô-men xoắn lớn. Khi trục dao bị kẹt cứng hoặc gặp vật cứng không nghiền được, áp suất dầu nhanh chóng đạt mức cài đặt của van tràn. Dầu áp suất cao xả thẳng về thùng dầu, trục dao dừng quay theo, còn phía nguồn động lực không bị ngắt. Kiểu liên kết mềm bằng chất lỏng này tránh được tình trạng gãy răng bánh răng và rotor động cơ cọ vào stator.

Chọn truyền động thủy lực hay truyền động cơ khí là dựa vào tỷ lệ tạp chất và vật liệu khối đặc lớn trong nguồn liệu. Khi nguyên liệu đến từ một nguồn duy nhất và toàn là vật chứa thành mỏng đồng nhất, truyền động cơ khí là đủ. Nếu vật liệu lẫn phế liệu công nghiệp chưa phân loại, cục đặc đầu máy hoặc tạp chất kim loại, chỉ máy nghiền thủy lực mới tạo được đủ khả năng đệm chống quá tải.

2. Những điểm chính khi phối hợp lưu lượng riêng và áp suất làm việc của mô-tơ thủy lực tốc độ thấp, mô-men xoắn lớn

Khả năng cắt của máy nghiền chủ yếu do áp suất hệ thống và lưu lượng riêng của mô-tơ quyết định. Lưu lượng riêng của mô-tơ quyết định mức nền của mô-men xoắn đầu trục. Áp suất hệ thống quyết định giới hạn lực đẩy khi gặp lực cản cực đại. Khi cấu hình, thường chọn mô-tơ piston hướng kính có lưu lượng riêng lớn. Loại mô-tơ này vẫn liên tục đưa ra mô-men xoắn cực đại định mức khi tốc độ gần bằng 0, giúp trục dao không bị mất tốc khi gặm vật liệu dày ở tốc độ thấp.

Cơ cấu thay đổi lưu lượng của bơm dầu phải phối hợp với hệ thống điều khiển điện. Nghiền vật liệu thành mỏng thì lực cản nhỏ, hệ thống giữ lưu lượng lớn và áp suất làm việc ở mức trung bình thấp, cho trục dao chạy ở tốc độ tương đối cao để đảm bảo năng suất. Khi dao cắt vào khối đặc có độ cứng cao làm áp suất dầu tăng, bơm biến lượng tự động giảm lưu lượng riêng. Áp suất dầu được đẩy lên vùng làm việc cao nhất và trục chuyển sang cắt mạnh ở tốc độ cực thấp.

Căn cứ đánh giá động lực là tỷ lệ giữa mô-men xoắn khi kẹt trục và mô-men xoắn khi nghiền liên tục. Xử lý khối đặc thành dày đòi hỏi lực cắt đỉnh rất cao, nên bắt buộc chọn phương án áp suất làm việc cao. Với vật chứa nhựa rỗng cỡ lớn, lực cản của vật liệu nhỏ hơn. Khi đó trọng tâm chọn máy chuyển sang mạch thủy lực lưu lượng riêng lớn, áp suất trung bình, dựa vào việc nâng tốc độ quay của trục dao để đảm bảo năng suất xử lý.

3. Chọn kết cấu trục dao máy nghiền thủy lực cho khối nhựa cứng và vật liệu màng dễ quấn

Kiểu trục dao quyết định trực tiếp việc vật liệu có được kéo vào và cắt đứt trơn tru hay không. Với màng, bao dệt và dây đai đóng gói có độ bền kéo cao, dao cắt cần làm dạng nhiều móc, khe hở giữa dao quay và dao cố định phải chỉnh rất nhỏ. Khe hở lớn thì màng dễ lọt theo khe vào trục dao và bị ép kẹt. Dao nhiều móc khi quay sẽ xé đứt phần màng đã giãn, kết hợp với dao cố định dạng răng lược phía dưới để làm sạch gốc trục dao, tránh vật liệu cuộn ngược lại.

Khi gặp cục nhựa đầu máy ép phun, ống đặc hoặc tấm dày, dao cắt chủ yếu chịu tải nặng cục bộ tại một điểm. Lúc này cần chọn thân dao dày loại một móc hoặc hai móc, giảm số răng dao trên mỗi trục để dồn mô-men xoắn vào ít điểm cắt. Thân dao dày có tiết diện chống uốn lớn, chịu được lực đẩy ngang khi cắt vào khối liệu, nhờ đó giảm nguy cơ mẻ lưỡi hoặc gãy răng.

Việc chọn cấu hình trục dao dựa vào dạng vật lý chiếm ưu thế của vật liệu. Nếu nguồn liệu chủ yếu là màng và vật liệu sợi dễ quấn, trục dao nên ưu tiên lưỡi dao mỏng, nhiều móc và dao cố định bố trí dày. Nếu nguồn liệu chủ yếu là nhựa cứng thành dày và khối ép phun đặc chắc, bắt buộc chọn lưỡi dao dày, móc dao lớn và khoang ăn khớp rộng để lưỡi dao ngoạm được khối lớn và cắt vụn trực tiếp.