CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ CẦU TRỤC 1. Khái niệm chung về cầu trục 1. Giới thiệu về cầu trục Cầu trục (Overhead Crane) là một trong những thiết thiết bị nâng hạ gồm hai chuyển động chính (ngang, dọc) để đảm bảo các thao tác nâng hạ, di chuyển tải trong không gian làm việc của cầu trục trong nhà xưởng.
Hình ảnh về cầu trục Cầu trục được sử dụng chủ yếu trong các phân xưởng nhà kho để nâng hạ và vận chuyển hàng hóa với lưu lượng lớn. Cầu trục là một kết cấu dầm hộp hoặc dàn trên đó đặt xe con có cơ cấu nâng. Dầm cầu có thể chạy trên các đường ray đặt trên cao dọc theo nhà xưởng còn xe con có thể chạy dọc theo dầm cầu. Vì vậy mà cầu trục có thể nâng hạ và vận chuyển hàng theo yêu cầu tại bất kỳ điểm nào trong không gian của nhà xưởng.
Cầu trục được sử dụng trong tất cả các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân với các thiết bị mang vật rất đa dạng như móc treo, thiết bị cạp, nam châm điện, gầu ngoạm. Đặc biệt, cầu trục được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp chế tạo máy và luyện kim với các thiết bị mang vật chuyên dùng. Đặc điểm chung cầu trục Cầu trục bao gồm 1 hoặc nhiều Pa lăng, gắn trên một khung xe con di chuyển trái phải, dọc theo dầm chính cầu trục dạng đơn hoặc đôi. Dầm chính cầu trục được liên kết với dầm biên (cơ cấu di chuyển cầu trục) ở cả hai đầu dầm chính dạng gối đỡ bằng bu lông.
Dầm biên đóng vai trò giúp cả bộ cầu trục di chuyển trên đường ray bố trí dọc chiều dài nhà xưởng. Theo công dụng có các loại cầu trục - Cầu trục có công dụng chung: loại này dùng chủ yếu với móc treo dể xếp dỡ, lắp ráp và sửa chữa máy móc. - Cầu trục chuyên dùng: loại này được sử dụng chủ yếu trong công nghiệp luyện kim với các thiết bị mang vật chuyên dùng và có chết độ làm việc rất nặng. - Cầu trục cảng : Nâng hàng hóa lớn như container tại cảng biển cảng sông - Cầu trục thủy điện : Dùng trong vận hành lắp đặt tua bin, trạm nguồn, nâng hạ cửa xả.
- Cầu trục phòng nổ : Dùng trong các nhà máy khí, gas, hầm lò than… - Cầu trục luyện kim : Dùng trong các phân xưởng luyện kim rót kim loại, múc xỉ có nhiệt độ cao. Theo kết cấu dầm cầu trục: - Cầu trục một dầm: loại này có kết cấu thép của cầu trục gồm có một dầm chính liên kết với hai dầm biên ở hai đầu bằng bulông cường độ cao. Trước đây người ta thường dùng thép cán chữ I làm dầm chính và để đảm bảo độ cứng theo phương ngang thì phải hàn thêm các thanh giằng hoặc giàn ngang rất phức tạp. Hiện nay với quy mô sản xuất lớn và công nghệ hoàn thiện, người ta thường dùng dầm hộp được tổ hợp từ thép tấm CT3, đảm bảo độ cứng theo phương ngang bằng cách tăng chiều rộng bản cánh trên của dầm, đảm bảo kiểu dáng công nghiệp đẹp.
Cầu trục một dầm thường chỉ được sử dụng trong trường hợp khẩu độ dầm nhỏ, tải trọng nâng không lớn Hình 1.1 Cầu trục 1 dầm 3.5 tấn - Cầu trục hai dầm: gồm có dầm hộp và dầm dàn không gian. Cầu trục hai dầm được sử dụng phổ biến nhất. Sở dĩ như vậy là vì hai dầm chính liên kết với hai dầm biên tạo thành hệ khung có độ cứng cao theo cả phương đứng và phương ngang, có thể đáp ứng được mọi yêu cầu về tải trọng và khẩu độ của cầu trục, mặt khác xe con đặt trên ray dọc theo hai dầm chính có đủ diện tích và không gian để bố trí 1 đến 3 cơ cấu nâng với các phương án đa dạng khác nhau, đảm bảo khả thi và giá thành hạ trong mọi điều kiện vật tư và công nghệ. Cầu trục 2 dầm dạng hẹp Hình 1.
Cầu trục 2 dầm dạng dàn không gian Hình 1.3 cầu trục hai dầm 1. Theo cách tựa của cầu trục lên đường ray di chuyển cầu trục: - Cầu trục tựa: loai này có ưu điểm là có chiều cao nâng lớn nhất nhưng chiều dài của dường day chỉ bằng chiều dài của nhà xưởng. Được dùng phổ biến. - Cầu trục treo: loại cầu trục treo có ưu điểm là có thể làm dầm cầu dài hơn, do đó có thể phục vụ ở cả phần rìa mép của nhà xưởng, thậm chí có thể chuyển hàng giữa hai nhà xưởng song song.
Tuy nhiên, cầu trục treo có chiều cao nâng thấp hơn so với cầu trục tựa. Dầm của cầu trục treo thường là dầm thép chữ I và palăng điện chạy dọc theo dầm cầu dể nâng hạ vật. Tuỳ theo khẩu độ của nhà xưởng mà cầu trục treo có thể chạy dọc theo nhà xưởng nhờ hai ray treo hoặc nhiều ray treo. Chính vì có thể treo trên nhiều gối mà kết cấu của cầu trục treo nhẹ hơn so với cầu trục tựa và có thể làm dầm cầu có độ dài tương đối lớn (đến 100m).Cầu trục một dầm dạng treo 1.
Theo cách bố trí cơ cấu di chuyển cầu trục: - Loại cầu trục dẫn động chung. - Loại cầu trục dẫn động riêng. Các phương án dẫn động cơ cấu di chuyển cầu trục a; b; c – dẫn động chung; d- dẫn động riêng 1: động cơ ; 2: hộp giảm tốc; 3: trục truyền; 4: khớp nối; 5: gối trục 1. Theo nguồn đẫn động cầu trục: - Cầu trục dẫn động bằng tay: dùng chủ yếu trong sửa chữa, lắp ráp nhỏ và các công việc nâng, vận chuyển hàng hoá không yêu cầu tốc độ, và sức nâng lớn.6: Cầu trục dẫn động bằng tay loại một dầm (dạng tựa ) 1- dầm cầu trục; 2 – cơ cấu di chuyển cầu trục ;3 – palăng xích - Cầu trục dẫn động bằng máy: đuợc dùng chủ yếu vì nó dễ sử dụng, cho hiệu quả cao và tin cậy.
Theo vị trí điều khiển cầu trục: - Cầu trục được điều khiển bằng nút bấm: thường dùng cho loại cầu trục một dầm có tải trọng nâng nhỏ. - Cầu trục được điều khiển bằng ca bin: thường dùng cho loại cầu trục có tải trọng nâng lớn. Đặc điểm chung của hệ thống truyền động cầu trục 1. Đặc điểm công nghệ Cầu trục thường có ba chuyển động chính: Chuyển động nâng hạ( của bộ phận nâng tải) chuyển động ngang của xe cần.
Các động cơ đều làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại. Số lần đóng cắt điện lớn, điều kiện môi trường nặng nề, đặc biệt là cầu trục ngoài trời, hải cảng trên mặt nước, ở các nhà máy hoá chất và luyện kim. Các thiết bị điện cầu trục phải đảm bảo yêu cầu năng suất, an toàn và đơn giản đảm bảo yêu cầu về năng suất an toàn và đơn giản trong các thao thác. Các động cơ chuyển động phải có khả năng đảo chiều quay, phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng và có các đặc tính cơ bản thoả mãn yêu cầu công nghệ VD: Các cầu trục lắp ráp phải thoả mãn yêu cầu về dờng chính xác nên đòi hỏi các đường đặc tính cơ cứng có đường đặc tính cơ thấp có nhiều đường đặc tính trung gian để mở và hãm êm.
Việc điều chỉnh tốc độ các cơ cấu đều thực hiện bằng phương pháp điện. Các bộ phận chuyển động phải có phanh hãm điện điện từ để giữa chặt các trục chuyển động khi động cơ mất điện ở các cầu trục di chuyển kim loại nóng chảy để an toàn người ta dùng phanh hãm điện từ trên trục động cơ. Mạng điện cung cấp cho trục không vượt quá 500V. Mạng điện xoay chiều: 220V, 380V, mạng điện một chiều là 220V, 440V.
Điện áp chiếu sáng không vượt quá 220V, điện áp sửa chữa phải nhỏ hơn 36V. Không được dùng máy biến áp tự ngẫu để cung cấp điện cho mạch chiếu sáng và sửa chữa. Các mạch điện và các động cơ phải được bảo vệ ngắn mạch và quá tải trên 200% bằng rơ le dòng điện cực đại. Không dùng rơle nhiệt vì các động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại.
Trong việc không chế phải bố trí khâu bảo vệ không để động cơ lự khởi động khi điện áp lưới tợ phục hồi. Để đảm cho người và thiết bị vận hành trong sơ đồ khống chế phải có công tắc hành trình để hạn chế chuyển động của cơ cấu khi chúng đi lên vị trí giới hạn ( Đối với cơ cấu nâng chỉ hạn chế hành trình nâng mà không cần hạn chế hành trình hạ). Gia tốc của cầu trục là một thông số hết sực quan trọng. Hầu hết cầu trục có hạn chế gia tốc.
Ở bộ phận nâng hạ cầu trục có yêu cầu hạn chế gia tốc. Ở bộ phận nâng hạ cầu trục gia tốc cho phép thường được quy định theo khả năng chịu đựng phụ tải động cơ của cơ cấu. VD: đối với cơ cấu nâng hạ cầu trục gia tốc phải nhỏ hơn 0,2 m/s2 để không bị giật đứt dây cáp. Yêu cầu công nghê: 1.
Đặc tính tải: Phụ tải của cơ cấu nâng hạ là phụ tải thế năng. Động cơ cho truyền động nâng hạ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại. Yêu cầu về khởi động và hãm truyền động: Đối với truyền động nâng hạ tải gia tốc khởi động nhỏ nhất là tkđ > 5v(s) với v - tốc độ nâng tải (m/s) Thời gian hãm cũng được tính tương tự như trên 1. Yêu cầu về hàm và dừng khẩn cấp: Sử dụng phanh hãm để hạn chế tốc độ khi chuẩn bị dừng và khi mất điện phanh hãm phải dừng truyền động ở hiện trạng tránh rơi tự do.
Dừng chính xác tại nơi lấy và trả tải. Độ chính xác: Dải điều chỉnh tốc độ 1. Những yêu cầu khác: Vấn đề tính chọn công suất động cơ. Đảm bảo chiều quay Khi làm việc với thời gian đóng máy cho trước động cơ không bị đốt nóng quá mức.
Công suất động cơ cần phải đủ để đảm bảo thời gian khởi động trong quy định Không cho phép tăng công suất động cơ lên quá lớn: - Tăng công suất lên quá lớn làm cho tăng gia tốc cầu trục (cơ cấu nâng hạ) có thể dẫn tới tải bị giật mạch và có thể đứt dây treo. - Tăng vốn đầu tư ban đầu. Phải thiết kế để cơ cấu làm việc an toàn ở chế độ nặng nề nhất. Các thiết bị cầu trục phải đảm bảo làm việc an toàn ở điện áp bằng 85% điện áp định mức.
Khi không có tải trọng (không tải) mô men của động cơ không vượt quá (15÷20)% Mdm, đối với cơ cấu nâng của cầu trục gầu ngoạm đạt tới 50% Mdm, đối với động cơ di chuyển xe con bằng (50÷55)% Mdm.