Chương 1: TỔNG QUAN Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 3: XÂY DỰNG PHẦN CỨNG Chương 4: THIẾT KẾ PHẦN MỀM 2 do an Đồ án tốt nghiệp Chương 5: KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 3 do an Đồ án tốt nghiệp Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu chung về cẩu trục 2.1 Khái niệm Cẩu trục là loại thiết bị dùng để nâng, hạ, di chuyển hàng hóa trong nhà xưởng một cách đảm bảo. Cẩu trục rất tiện dụng và có hiệu quả cao đối với quá trình bốc xếp hàng hóa. Cẩu trục có sức nâng từ 1 đến 500 tấn được vận hành chủ yếu bằng động cơ điện nên được sử dụng rộng rãi trong các cảng biển, nhà máy sản xuất công nghiệp.1 Theo công dụng - Cẩu trục có công dụng chung: chủ yếu dùng với móc teo để xếp dỡ, di chuyển lắp ráp và sửa chữa máy móc. - Cẩu trục chuyên dùng: được sử dụng chủ yếu trong công nghiệp luyện kim với các thiết bị mang vật chuyên dùng và chế độ làm việc rất nặng.2 Theo cách dẫn động các cơ cấu - Cẩu trục dẫn động bằng tay: các cơ cấu được dẫn động bằng hệ thống tời kéo tay (hệ thống đĩa xích kéo tay…).
- Cẩu trục dẫn động bằng điện: các cơ cấu được dẫn động bằng động cơ điện (Palang…).3 Theo kiểu dáng kết cấu dầm - Cẩu trục dầm đơn: Dầm cầu của cẩu trục một dầm thường là dầm chữ I hoặc là dầm tổ hợp với các dầm thép tăng cứng cho dầm, cẩu trục một dầm thường dùng pa lăng điện chạy dọc theo dầm chữ I nhờ cơ cấu di chuyển pa lăng.1 Cẩu trục dầm đơn 4 do an Đồ án tốt nghiệp - Cẩu trục dầm kép: có cấu tạo kiểu dầm đôi (2 dầm), pa lăng di chuyển bên trên dầm chính (bò phía trên). Có sức nâng từ 2 tấn đến 100 tấn hoặc hơn nữa, tùy theo nhu cầu sử dụng. Cẩu trục dầm đôi có kết cấu vững chắc, hoạt động bền bỉ, phù hợp với các công việc có tần suất làm việc nặng.2 Cẩu trục dầm đôi - Cẩu trục dầm hộp: có phạm vị hoạt động rộng, cơ động cao có thể di chuyển vật dễ hơn trong không gian chật hẹp. Có sức nâng lớn, khẩu độ lớn, khả năng chịu lực tốt, độ bền cao.
- Cẩu trục dầm giàn: thường dùng đối với kết cấu kim loại máy trục có chiều dài lớn, chịu tải trọng nhỏ, loại này có hình dạng giống hình xương cá, loại này có nhược điểm: độ bền của dàn thấp, mất nhiều thời gian chế tạo, yêu cầu công nghệ chế tạo cao do không thể hàn tự động. Đây là một loại cẩu trục có không gian phức tạp, gồm một giàn chính và hai giàn phụ, hai dàn trên và hai dàn dưới, có hai dầm cuối và các thanh xiên, ngoài ra còn có thêm buồng lái, tay vịn, cầu thang… 5 do an Đồ án tốt nghiệp Hình 2.3 Cẩu trục đôi dạng giàn không gian 2.4 Theo cách tựa của dầm cầu lên đường ray di chuyển của cẩu trục - Cẩu trục tựa (cẩu trục tường): Cẩu trục tường hay gọi là là cẩu tường, cẩu cột được sử dụng rất rộng rãi trong các nhà xưởng, kho bãi,… Góc quay của cẩu trục phụ thuộc vào mục đích sử dụng, góc quay lớn nhất đến 270 độ. Đặc điểm của loại cẩu này là có thân gắn cố định với cột nhà xưởng hoặc toàn bộ hệ khung cẩu tường chạy áp sát với một mé nhà, phía trên thân là hệ thống quay và hệ thống tay với và pa lăng di động nâng hạ di chuyển tải.4 Cẩu trục tường - Cẩu trục treo: được sử dụng rất rộng rãi trong hầu hết các ngành công nghiệp, đặc biệt là trong các nhà máy sản xuất thép, trong các nhà xưởng, kho chứa 6 do an Đồ án tốt nghiệp hàng bị giới hạn chiều cao nóc nhà xưởng hoặc xưởng với hệ khung kết cấu nhỏ.5 Cẩu trục dầm treo 2.5 Theo cách bố trí cơ cấu di chuyển cẩu trục - Cẩu trục dẫn động riêng. - Cẩu trục dẫn động chung.6 Theo phạm vị phục vụ Hiện cách phân loại này rất đa dạng nó được gọi tên theo mục đích cẩu hàng như: - Cẩu trục cho cầu cảng: với sức nâng hàng hóa lớn.
- Cẩu trục phòng nổ: cho các nhà máy gas, khí, hầm lò than… - Cẩu trục thủy điện: phục vụ quá trình vận hành và làm việc khi lắp đặt sửa chữa thay thế tua bin máy phát, trạm nguồn… - Cẩu trục luyện kim: cầu trục làm việc trong các phân xưởng luyện kim có nhiệt độ rất cao. - Cẩu trục gầu ngoạm: cẩu trục có móc cẩu dạng gầu ngoạm chuyên dụng để bốc vật liệu rời (than, cát…). - Cẩu trục mâm từ: cẩu trục có móc cẩu là các cục nam châm điện chuyên dùng để bốc thép tấm,… 2.3 Các cơ cấu chính của cẩu trục 2.1 Pa lăng nâng hạ (Hoist) Là một bộ phận quan trọng nhất trong cấu tạo cẩu trục đóng vai trò trung tâm với chức năng nâng và hạ. Sức nâng của pa lăng quyết định sức nâng của cẩu trục.
Khi thiết kế cẩu trục, người ta luôn luôn phải xem xét đến các tham số kỹ thuật của pa lăng như: tốc độ nâng hạ, tốc độ di chuyển pa lăng, chiều cao nâng hạ, tự trọng của pa 7 do an Đồ án tốt nghiệp lăng…Ngoài ra, kích thước hình học của pa lăng cũng là một yếu tố quan trọng cần phải xem xét khi thiết kế cẩu trục. Tùy theo cấu tạo hay mục đích sử dụng người ta phân chia ra nhiều loại pa lăng khác nhau với tên gọi khác nhau. Tuy nhiên, phổ biến nhất pa lăng được chia thành pa lăng cáp điện, pa lăng xích điện và pa lăng xích kéo tay. Trong đó: - Pa lăng cáp điện là loại pa lăng chủ yếu được dùng với các loại cẩu trục có tải trọng từ 5 tấn trở lên.
Dựa vào cách phân chia cẩu trục, người ta lại chia ra thành pa lăng cáp điện dầm đơn và pa lăng cáp điện dầm đôi. Mỗi loại có sức nâng (tải trọng) và ứng dụng khác nhau.6 Pa lăng cáp điện dầm đôi - Pa lăng xích điện : phổ biến ở các mức tải trọng nhỏ từ 500 đến dưới 5 tấn. Chiều cao nâng thường hạn chế từ 3m đến 12m do đặc điểm cấu tạo của pa lăng xích. Tuy nhiên, cũng có những loại pa lăng xích tải trọng đến 50 tấn, chiều cao nâng đến 20m được sản xuất và sử dụng.7 Pa lăng xích điện 8 do an Đồ án tốt nghiệp - Pa lăng xích kéo tay thường có tải trọng thấp và chiều cao nâng ngắn, chuyên phục vụ các công việc nâng hạ không thường xuyên.
Pa lăng kéo tay chủ yếu được ứng dụng trong công tác thi công, lắp dựng và một số loại thiết bị cổng trục đẩy tay hay cẩu trục monorail.8 Pa lăng xích kéo tay 2.2 Dầm chính cẩu trục (Main girder) Có thiết kế dạng hộp, dạng thép hình hay dạng giàn không gian, tùy vào tải trọng và khẩu độ của cẩu trục cũng như tính sẵn có của nguyên vật liệu. Dầm chính cẩu trục là bộ phận quan trọng không kém so với pa lăng nâng hạ. Vì vậy, việc chế tạo dầm chính cẩu trục thường được kiểm soát rất chặt chẽ ở tất cả các công đoạn từ cắt tạo phôi, ghé ép đến hàn hoàn thiện. Khi thiết kế, chế tạo dầm chính cẩu trục, chúng ta cần chú ý một số tham số quan trọng đó là : Độ võng tối đa của dầm chính, khả năng chịu tải tối đa của dầm chính, độ thẳng của dầm chính và đảm bảo các kích thước hình học theo thiết kế.3 Cơ cấu di chuyển cẩu trục (dầm biên) (End carriage) Cấu tạo gồm có khung dầm biên, bánh xe di chuyển và động cơ giảm tốc giúp di chuyển cẩu trục trên ray chạy.
Dầm biên liên kết với dầm chính bằng mối nối pu lông. Dầm biên cẩu trục khi chế tạo cần phải đảm bảo độ đồng phẳng, độ thẳng của bánh xe di chuyển. - Khi chế tạo bánh xe, cần chú ý modul bánh răng, độ cứng bề mặt bánh xe cũng như đường kính bánh xe. - Động cơ giảm tốc (Động cơ di chuyển) thì cần chú ý thông số công suất động cơ, tỷ số truyền và tốc độ đầu ra hộp số.
9 do an Đồ án tốt nghiệp Hình 2.9 Cơ cấu dầm biên cẩu trục 2.4 Hệ thống cấp điện (Electrical component) Hệ thống cấp điện trong cẩu trục bao gồm hệ cấp điện động lực và hệ điện điều khiển được thiết kế đặc biệt, phù hợp với từng loại cẩu trục riêng biệt. Giá thành hệ thống cấp điện phụ thuộc vào khẩu độ cẩu trục và chiều dài nhà xưởng.5 Tủ điện và các thiết bị an toàn khác (Electric panel and other safety device) Đóng vai trò là bộ não điều khiển cẩu trục. Là nơi cung cấp mệnh lệnh đóng, mở, nâng hạ cẩu trục, di chuyển hay đứng lại. Tủ điện cẩu trục được tích hợp từ nhiều linh phụ kiện của các hãng cung cấp khác nhau do đó cần phải lựa chọn những nhà sản xuất uy tín trên thị trường, tránh gặp phải hàng nhái, hàng kém chất lượng.4 Phương pháp điều khiển cẩu trục 2.1 Điều khiển cẩu trục bằng tay bấm có dây (Push pendant button) Đây là kiểu điều khiển phổ biến đối với các loại cẩu trục trang bị trong các nhà máy sản xuất công nghiệp, nhà kho, bến bãi có khoảng không rộng, không bị hạn chế không gian di chuyển đối với cán bộ vận hành.
Nó phổ biến cũng một phần vì hầu hết các nhà sản xuất pa lăng (thiết bị chính của cẩu trục) đều cung cấp tay bấm điều khiển dây đồng bộ với thiết bị. Số lượng nút bấm, chiều dài dây điều khiển và các chức năng an toàn như nút dừng khẩn cấp, nút tắt nguồn là các chức năng không thể thiếu trên tay cầm điều khiển. Khi mua cẩu trục, căn cứ vào tốc độ nâng hạ, di chuyển của cẩu trục sẽ chọn loại tay bấm điều khiển phù hợp như : tay bấm 1 tốc độ, 2 tốc độ, 6 nút hay 8 nút bấm. 10 do an Đồ án tốt nghiệp Hình 2.10 Tay bấm điều khiển cẩu trục có dây 2.2 Điều khiển cẩu trục từ cabin (Cabinet Control) Chủ yếu được trang bị cho các sản phẩm cẩu trục có tải trọng lớn, tần suất làm việc nhiều.
Đôi khi với các nhà xưởng bị hạn chế không gian di chuyển của cán bộ vận hành thì cabin điều khiển là lựa chọn tối ưu nhất. Cabin cẩu trục được chia làm 2 loại đó là cabin quạt thoáng hoặc cabin có điều hòa tùy vào môi trường hoạt động của cẩu trục.11 Cabin điều khiển cẩu trục 2.