Mục lục

Các cần cẩu trên cao Cần cẩu gáo múc thép là một trong những thiết bị quan trọng trong quy trình sản xuất thép. Cần cẩu gáo múc thép bao gồm bốn bộ phận chính: cầu trục, xe đẩy (bao gồm cả bộ phận nâng hạ), cơ cấu di chuyển của cần cẩu và thiết bị điện.
Mặc dù cần cẩu gáo múc kim loại có vẻ phức tạp, nhưng thực tế nó được lắp ráp một cách có trật tự từ một tập hợp các bộ phận thông dụng, mỗi bộ phận đều có chức năng riêng biệt — không bộ phận nào có thể bị bỏ qua. Từ góc độ thiết kế, bài viết này sẽ phân tích các bộ phận và phụ kiện chính được sử dụng trên cần cẩu gáo múc kim loại và giải thích chức năng cũng như các điểm thiết kế quan trọng của từng bộ phận, giúp bạn có được sự hiểu biết toàn diện về thiết kế.
Các phụ kiện được liệt kê dưới đây là những phụ kiện sản xuất tại Trung Quốc thường được sử dụng trên cần cẩu gáo múc kim loại.

Động cơ không đồng bộ ba pha dòng YZR thích hợp cho cần cẩu, thiết bị luyện kim và các thiết bị tương tự. Động cơ có rôto quấn dây, có khả năng chịu quá tải cao và độ bền cơ học cao; nó được sử dụng trong các mạch điều khiển thông thường, mạch điều khiển tốc độ điều chỉnh điện áp stato và các ứng dụng tương tự.
Các dòng động cơ không đồng bộ ba pha điều chỉnh tần số YZB, YTSZ, YZP và YZP2 thích hợp cho cần cẩu, thiết bị luyện kim và các thiết bị tương tự. Chúng có hiệu suất cao, phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng, độ chính xác tốt, khởi động và hãm ổn định, và khả năng chịu quá tải cao; chúng được sử dụng trong các mạch điều khiển tốc độ biến tần.
Cấp độ cách điện và mức độ bảo vệ của động cơ được xác định bởi môi trường làm việc hoặc các yêu cầu của hợp đồng. Khi cần thiết, các thiết bị bổ sung như bộ bảo vệ nhiệt, bộ gia nhiệt, bộ mã hóa và công tắc quá tốc có thể được lắp đặt để đáp ứng các yêu cầu vận hành khác nhau.

Thông thường, người ta sử dụng bộ giảm tốc bánh răng trụ kiểu involute, và một số được kết hợp với các loại bánh răng khác. Cần cẩu trên cao dùng để múc thùng chứa thường sử dụng bộ giảm tốc có bề mặt răng cứng vừa hoặc cứng, được lựa chọn theo yêu cầu của hợp đồng.
Các kiểu lắp đặt bộ giảm tốc bao gồm kiểu tích hợp, kiểu đế, kiểu ba điểm và kiểu thẳng đứng. Trục đầu ra thường sử dụng trục then phẳng, trục răng hoặc trục đầu ra có bánh răng. Đối với các loại kết nối giữa tang trống và trục đầu ra của bộ giảm tốc, xem Mục 4, “Lắp ráp tang trống”. Khi cơ cấu nâng chính có hai bộ truyền động được nối cứng với nhau, bộ truyền động điện không sử dụng hệ thống điều khiển tốc độ, hoặc theo yêu cầu của hợp đồng, bộ giảm tốc của cơ cấu nâng chính thường được trang bị cơ cấu bánh cóc và chốt hãm.
Bộ giảm tốc liền khối có nghĩa là phần vỏ dưới của bộ giảm tốc được hàn trực tiếp vào khung xe đẩy thành một khối liền mạch, và nó cũng đóng vai trò là một bộ phận chịu lực của xe đẩy.
Việc bôi trơn hộp giảm tốc ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ của nó; mức dầu có thể được kiểm tra thông qua điểm quan sát mức dầu. Cổng xả ở đáy hộp giảm tốc giúp việc thay dầu bôi trơn dễ dàng hơn.

Phanh cần cẩu thường là loại phanh thường đóng. Mỗi cơ cấu nâng hạ được trang bị hai phanh (phanh chính), và một số loại còn cần thêm phanh an toàn trên tang trống; mỗi cơ cấu di chuyển có một phanh.
Trong điều kiện hoạt động bình thường, phanh an toàn sẽ luôn được cấp điện và mở miễn là nguồn điện chính của cần cẩu vẫn hoạt động. Nếu xảy ra sự cố về nguồn điện của cần cẩu, gãy trục trong cơ cấu nâng hạ chính hoặc tai nạn quá tốc độ, phanh an toàn sẽ được kích hoạt sau phanh chính.
Phanh là một bộ phận quan trọng của thiết bị. Mô-men xoắn phanh của nó cần được điều chỉnh theo yêu cầu của bản vẽ (cơ cấu di chuyển có thể được điều chỉnh cho phù hợp tùy theo mục đích sử dụng) để đảm bảo cần cẩu hoạt động an toàn và bình thường.
Các dòng sản phẩm thường dùng bao gồm phanh guốc điện thủy lực AC YWZ, YW, YWB, YWZE, YWZA~F, YWK, YWL và YWH; phanh đĩa điện thủy lực AC YPZ và YP; phanh đĩa điện từ AC DCPZ; và phanh an toàn thủy lực SB và SBD.
Theo hợp đồng và nhu cầu dịch vụ, phanh có thể được trang bị thêm chức năng nhả bằng tay, bù mòn tự động, công tắc giới hạn chỉ báo độ mòn, công tắc giới hạn phanh mở (hoặc phanh đóng) và các thiết bị khác.


Hình 2-18 thể hiện sơ đồ bố trí của phanh đĩa điện thủy lực AC YWZ. Hình 2-19 thể hiện sơ đồ bố trí của phanh đĩa điện từ AC JZ. Hình 2-20 thể hiện sơ đồ bố trí của phanh đĩa điện từ DC ZWZ. Hình 2-21 thể hiện sơ đồ bố trí của phanh đĩa điện thủy lực AC YPZ. Hình 2-22 thể hiện sơ đồ bố trí của phanh đĩa điện từ AC. Hình 2-23 thể hiện sơ đồ bố trí của phanh an toàn đĩa thủy lực SBD.
Cần cẩu trên cao dùng để vận chuyển gáo múc kim loại thường sử dụng tang trống bằng thép tấm. Trên tang trống có một tấm kẹp để cố định dây cáp. Giá đỡ tang trống thường tích hợp cảm biến giới hạn quá tải, trong khi bộ giới hạn chiều cao nâng được dẫn động bởi trục đầu ra của tang trống. Sai số lắp đặt của đường tâm tang trống phải nhỏ hơn yêu cầu trong bản vẽ.
Khi thiết bị nâng hạ đạt đến độ cao giới hạn trên đã thiết lập, phải còn lại một rãnh trống trên tang cuốn; khi hạ xuống vị trí giới hạn dưới đã thiết lập, phải còn lại ít nhất hai vòng dây cáp, ngoài các vòng dùng để cố định dây cáp, trên tang cuốn.

Tang trống thường được nối với bộ giảm tốc thông qua khớp cầu tang trống hoặc khớp lăn; đĩa nối bánh răng cũng có thể được sử dụng nếu yêu cầu của hợp đồng hoặc thiết kế. Hình 4 cho thấy một ví dụ về cụm tang trống, trong đó trục đầu ra có khía của bộ giảm tốc dẫn động tang trống thông qua khớp cầu tang trống WZL; trục đầu ra có bánh răng của bộ giảm tốc có thể dẫn động tang trống thông qua đĩa nối bánh răng. Khớp cầu tang trống hoặc khớp lăn, đĩa nối bánh răng và các ổ trục được bôi trơn bằng mỡ.
Trống được quay bởi trục đầu ra của bộ giảm tốc, và trống sử dụng phương pháp kết nối tương ứng tùy thuộc vào trục đầu ra của bộ giảm tốc. Khi bộ giảm tốc có trục đầu ra kiểu then phẳng, nó có thể được kết nối với trống thông qua đĩa kết nối bánh răng hoặc thông qua khớp nối cầu WZL của trống.
Trên hầu hết các cần cẩu trục dùng để vận chuyển gáo múc kim loại nóng chảy, cơ cấu nâng chính có hai điểm nâng và cơ cấu nâng có hai tang trống, nhưng các kết nối giữa tang trống và bộ giảm tốc vẫn được đề cập trong các ví dụ trên.
Số lượng ròng rọc trong cụm ròng rọc cố định tương ứng với tỷ số luồn dây cáp nâng, và sử dụng ròng rọc có con lăn. Hệ thống luồn dây cáp của cơ cấu nâng chính sử dụng sự kết hợp giữa bộ cân bằng dây cáp và cụm ròng rọc; cơ cấu nâng phụ thường sử dụng cụm ròng rọc cố định, và cũng có thể sử dụng sự kết hợp giữa bộ cân bằng dây cáp và cụm ròng rọc.
Đối với cơ cấu nâng hạ sử dụng bộ cân bằng dây cáp, bộ cân bằng phải được giữ ở vị trí gần như bằng phẳng khi lắp đặt hoặc thay thế dây cáp; và nếu bộ cân bằng bị nghiêng đáng kể sau khi nâng tải, cần phải điều chỉnh để đạt được điều kiện hoạt động tốt hơn. Bộ cân bằng không được phép bị vướng vào giá đỡ trong suốt quá trình nâng hạ.


Các khớp nối của cơ cấu cần cẩu thường là khớp nối bánh răng hoặc khớp nối vạn năng. Các khớp nối này có đặc điểm hoạt động đáng tin cậy, khả năng truyền tải cao và độ dịch chuyển cho phép lớn. Mối nối giữa khớp nối và trục hình trụ sử dụng kiểu lắp ghép có then.
Khớp bánh răng truyền mô-men xoắn thông qua các răng trong và ngoài của nó và bù lại sự dịch chuyển thông qua khe hở răng. Độ dịch chuyển góc cho phép thường là 0°30′ đối với răng thông thường và 1°30′ đối với răng có đỉnh lồi. Khớp bánh răng thường được bôi trơn bằng mỡ gốc lithium.

Khớp nối vạn năng có thể được sử dụng khi hợp đồng yêu cầu hoặc khi độ dịch chuyển góc lớn. Độ dịch chuyển góc tối đa cho phép của khớp nối vạn năng kiểu chữ thập có thể vượt quá 10°. Các ổ trục của khớp nối được bôi trơn bằng mỡ gốc lithium. Các bu lông phải được siết chặt đến mô-men xoắn quy định theo bản vẽ được cung cấp và độ chặt của chúng phải được kiểm tra thường xuyên.


Dây cáp thép dùng cho cần cẩu trên cao vận chuyển gáo múc kim loại nóng chảy phải là loại dây cáp thép lõi thép hoặc lõi sợi thép phù hợp với tiêu chuẩn GB/T 8918. Thông thường người ta sử dụng dây cáp thép tiếp xúc tuyến tính, và hệ số an toàn của dây cáp thép phải phù hợp với tiêu chuẩn GB/T 3811 hoặc các yêu cầu trong hợp đồng. Đối với các ứng dụng chịu nhiệt độ nung cao, cần sử dụng dây cáp thép lõi thép hoặc lõi sợi thép.
Dây cáp thép được lựa chọn dựa trên loại, độ bền của dây, đường kính, vật liệu lõi, điều kiện bề mặt dây và cấp độ dây.
Dây cáp thép phải được bôi trơn đúng cách và đúng lịch trình. Có thể bổ sung thêm thiết bị bôi trơn dây cáp thép khi cần thiết.
Bộ giới hạn quá tải bao gồm một cảm biến và một hộp điều khiển. Màn hình thường được lắp đặt trong cabin của người vận hành (có thể bổ sung màn hình lớn hơn theo yêu cầu của người dùng) để ngăn ngừa quá tải. Khi tải được nâng lên, cảm biến biến dạng sẽ chuyển đổi sự biến dạng do tải gây ra thành tín hiệu điện áp tỷ lệ thuận, hoàn thành quá trình chuyển đổi tải thành điện áp.
Khi tải trọng nâng đạt 90% so với tải trọng định mức, bộ giới hạn quá tải sẽ phát ra tín hiệu báo động gián đoạn; khi tải trọng nâng đạt 100%–110% so với tải trọng định mức, nó sẽ ngắt nguồn điện nâng hạ trong khi vẫn cho phép cơ cấu hạ xuống. Sai số hệ thống nói chung không quá ±5% (FS).
Có thể chọn ba loại cảm biến: loại vỏ ổ trục (2-30), loại ròng rọc cố định (2-31) và loại chốt trục (2-32).
Cảm biến vỏ ổ trục là loại được sử dụng phổ biến nhất. Cảm biến puli cố định thường được sử dụng theo cặp, mỗi cảm biến ở một đầu của trục puli cố định. Cảm biến chốt trục thay thế trục puli và cũng hoạt động như một cảm biến.

Bộ giới hạn chiều cao nâng là một thiết bị an toàn dùng để giới hạn chiều cao nâng. Thiết bị này thường được lắp đặt ở cuối trục tang trống, chuyển đổi chuyển động quay của tang trống thành chiều cao nâng tương ứng và cung cấp nhiều bộ tiếp điểm điều khiển cho mạch điều khiển nâng hạ; bằng cách điều chỉnh vị trí của các tiếp điểm này, chiều cao nâng lên hoặc hạ xuống được điều khiển.

Hình vẽ thể hiện bộ giới hạn chiều cao nâng QGX. Hình vẽ phía trên cho thấy lỗ vuông ở đầu trục trống được lắp khớp với trục đầu ra vuông của bộ giới hạn, và hình vẽ phía dưới là mặt cắt ngang của bộ giới hạn. Để điều chỉnh chiều cao nâng lên hoặc hạ xuống, hãy tháo vỏ 6, xoay đai ốc 4 và điều chỉnh góc lệch giữa cam 5 và công tắc giới hạn 3.
Công tắc giới hạn búa nặng là một thiết bị an toàn giới hạn chiều cao nâng tối đa của thiết bị nâng hạ, được lựa chọn theo hợp đồng hoặc yêu cầu thiết kế. Công tắc giới hạn được lắp đặt trên khung xe đẩy, và vòng trên búa nặng được lắp vào dây cáp nâng. Khi thiết bị nâng hạ nâng lên đến giới hạn trên, nó chạm vào búa nặng, dây đỡ của búa bị mất độ căng, công tắc giới hạn hoạt động và nguồn điện bị ngắt.

Công tắc quá tốc được lắp đặt bên trong động cơ nâng hoặc ở vị trí khác để hạn chế tốc độ vượt quá giới hạn của động cơ và đảm bảo vận hành an toàn. (Công tắc quá tốc đã được hiệu chỉnh tại nhà máy; không được tự ý điều chỉnh.)
Các cụm móc Đây là thiết bị nâng hạ hàng hóa được sử dụng rộng rãi nhất trên cần cẩu.
Các cụm móc bao gồm cụm móc thông thường và cụm móc xoay điện (được lựa chọn theo quy định trong hợp đồng). Theo phương pháp sản xuất, móc được chia thành móc rèn (2-33) và móc tấm ghép (2-34) (được tạo thành bằng cách xếp chồng nhiều tấm thép hình móc và nối chúng bằng đinh tán); theo hình dạng cổ móc, chúng được chia thành móc đơn và móc đôi, người dùng có thể lựa chọn theo nhu cầu. Cụm móc được trang bị thiết bị chống bung móc, và các ổ trục trong cụm móc có thể được bôi trơn bằng cốc dầu.
Tùy thuộc vào cấu trúc cụm móc, dây cáp thép có các phương pháp luồn khác nhau; dây cáp thép phải được luồn đúng cách theo bản vẽ được cung cấp.
Móc của một bộ móc thông thường thường có thể xoay được bằng cách đẩy tay. Khi cần cố định móc ở vị trí không được xoay, có thể thêm thiết bị khóa.


Bộ phận nâng hạ của cần cẩu trục gáo múc kim loại được chia thành hai dạng cấu trúc — bộ phận nâng hạ liền khối và bộ phận nâng hạ tách rời — với ba trường hợp cụ thể sau:
a) Bộ phận nâng không thể tách rời I: dây cáp nâng chính trực tiếp treo dầm nâng với hai móc ghép lớp, tức là bộ phận nâng là một móc giàn cố định; loại này thường được sử dụng trên cần cẩu trên cao dùng để vận chuyển gáo múc thép trong các nhà máy luyện thép.
b) Bộ phận nâng hạ không thể tách rời II: móc của cơ cấu nâng chính trực tiếp vận chuyển kim loại nóng chảy.
c) Bộ phận nâng hạ có thể tách rời: một thanh nâng có móc ghép (hoặc rèn) được treo trên móc (đơn hoặc đôi) của cơ cấu nâng hạ chính.
Đôi khi, tời điện cố định được sử dụng làm cơ cấu nâng phụ trợ, trong trường hợp đó, tời thường được lắp đặt trên xe đẩy; tời điện kiểu xe đẩy thường chạy trên đường ray bên dưới dầm chính như một cơ cấu nâng phụ trợ.

Bánh xe được thiết kế và sản xuất theo tiêu chuẩn bánh xe cẩu JB/T 6392, chủ yếu sử dụng bánh xe rèn hoặc cán. Độ cứng của bề mặt tiếp xúc và mặt trong của vành bánh xe là HB300–380; đối với đường kính bánh xe nhỏ hơn 400 mm, độ cứng ở độ sâu xuyên tâm (bình thường) khoảng 15 mm không được thấp hơn HB260, và đối với đường kính bánh xe lớn hơn 400 mm, độ cứng ở độ sâu xuyên tâm (bình thường) khoảng 20 mm không được thấp hơn HB260.
Các ổ đỡ của cụm bánh xe thường sử dụng các loại ổ đỡ góc, ổ đỡ chia 45° hoặc ổ đỡ hình chữ U (xem hình bên dưới).
Các ổ bi trong cụm bánh xe được bôi trơn bằng mỡ.

Một bộ thiết bị bánh xe dẫn hướng ngang được bố trí ở mỗi đầu của giá đỡ cuối trên một phía của cầu trục để ngăn ngừa hiện tượng lệch ray trong quá trình di chuyển của cần cẩu. Cấu trúc của thiết bị bánh xe dẫn hướng ngang được thể hiện trong hình dưới đây.
Thiết bị bánh xe dẫn hướng ngang có thể điều chỉnh khe hở giữa hai bánh xe dẫn hướng và ray, để bù lại sự mòn của bánh xe dẫn hướng hoặc để điều chỉnh vị trí tương đối. Trục bánh xe dẫn hướng là một trục lệch tâm; trục lệch tâm có thể xoay một góc nhất định và, khi đáp ứng được yêu cầu, được cố định bằng một tấm kẹp bu lông. Vị trí ngang của bánh xe dẫn hướng có thể được điều chỉnh ±5 mm.
Khe hở giữa bánh dẫn hướng và ray thường là 2–4 mm và có thể điều chỉnh theo bản vẽ được cung cấp.

Bộ phận giảm chấn giúp giảm thiểu tác động khi cần cẩu hoặc xe đẩy đạt đến điểm dừng cuối, hoặc khi các cần cẩu trên cùng một nhịp va chạm với nhau, đảm bảo an toàn cho cần cẩu hoặc xe đẩy.
Các bộ giảm chấn cho cần cẩu và xe đẩy có thể sử dụng bộ giảm chấn lò xo hoặc bộ giảm chấn thủy lực theo yêu cầu hợp đồng, và các loại bộ giảm chấn khác cũng có thể được lựa chọn theo yêu cầu của hợp đồng. Góc lệch va đập của bộ giảm chấn đã lắp đặt nhỏ hơn 1°.
Các cabin điều khiển Đây là khu vực làm việc nơi người vận hành điều khiển cần cẩu. Nơi đây được trang bị thiết bị điều khiển điện, hệ thống chiếu sáng, các loại dụng cụ và đồng hồ đo, cùng với bình chữa cháy.

Cần cẩu gáo múc thường được trang bị cabin điều khiển kín, có hệ thống làm mát bằng không khí.
Cabin kín sử dụng cấu trúc quan sát toàn diện với cửa sổ phía trước ở phía dưới. Cửa sổ và cửa ra vào sử dụng khung hợp kim nhôm với kính cường lực an toàn. Cabin được trang bị ghế ngồi mềm có thể điều chỉnh lên/xuống và tiến/lùi, giúp người vận hành có thể quan sát trạng thái hoạt động của từng cơ cấu bất cứ lúc nào và đảm bảo vận hành an toàn. Sàn cabin được trải thảm cao su cách điện, nội thất sử dụng hệ thống dây điện âm tường, và các kết nối giữa bên trong và bên ngoài được dẫn qua hộp đấu dây để thuận tiện cho việc bảo trì.
Khoang lái kín có hệ thống làm mát bằng không khí, được trang bị điều hòa không khí và sử dụng cấu trúc dạng sandwich cách nhiệt.
Đối với kết cấu cầu dầm rộng, phòng điện thường được bố trí bên trong một hoặc cả hai dầm chính. Cửa kín được lắp đặt ở cả hai đầu phòng điện, mỗi cửa đều có khóa và tay nắm. Thông thường, người ta để lại một lối đi rộng ít nhất 500 mm bên trong phòng điện, và bề mặt lối đi được trải thảm cao su cách điện.
Khi nhiệt độ môi trường quá cao không đáp ứng được yêu cầu của thiết bị điện, cần phải sử dụng máy làm mát không khí, và không khí mát sẽ được dẫn vào phòng điện thông qua các ống dẫn khí. Các bức tường bên trong phòng điện được trang bị lớp cách nhiệt dạng sandwich chứa vật liệu cách nhiệt để giảm ảnh hưởng của nhiệt từ bên ngoài.
Phòng điện cũng được trang bị đèn chiếu sáng và bình chữa cháy xách tay.
Đối với kết cấu dầm hẹp, thiết bị điện thường được bố trí trên lối đi trên cầu. Khi điều kiện môi trường không đáp ứng được yêu cầu của thiết bị điện, cần cẩu cần một nhà điện, được đặt trên lối đi trên cầu. Khi nhiệt độ môi trường không đáp ứng được yêu cầu của thiết bị điện, một bộ làm mát không khí được đặt bên ngoài nhà điện, và không khí mát được dẫn vào bên trong thông qua các ống dẫn khí. Nhà điện được trang bị một lớp cách nhiệt dạng sandwich chứa vật liệu cách nhiệt để đảm bảo thiết bị điện hoạt động bình thường. Cửa nhà điện được trang bị khóa và tay nắm, và thường để lại một lối đi không nhỏ hơn 500 mm bên trong.
Phòng điện cũng được trang bị đèn chiếu sáng và bình chữa cháy xách tay.
Cabin điều khiển làm mát bằng không khí thường sử dụng máy điều hòa không khí có chức năng sưởi và làm mát, và nhiệt độ trong cabin được điều chỉnh ở mức khoảng 20–30 °C.
Phòng điện và nhà máy điện sử dụng hệ thống làm mát bằng không khí chuyên dụng cho cần cẩu với các ống dẫn khí, và nhiệt độ trong nhà thường được kiểm soát ở mức không quá 35–40 °C hoặc theo yêu cầu của hợp đồng. Thiết bị làm bay hơi nước ngưng tụ, thiết bị hút ẩm tự động và các thiết bị khác cũng có thể được cấu hình theo yêu cầu của hợp đồng.
Bình chữa cháy xách tay được trang bị trong cabin điều khiển và trong phòng điện (hoặc nhà máy điện). Mỗi bình chữa cháy đều có giá đỡ và được cố định ở vị trí thích hợp bên trong phòng.
Thông qua phân tích và giải thích ngắn gọn về cần cẩu nâng gáo múc luyện kim, bài viết này đã giới thiệu hình thức và chức năng của từng bộ phận chính của cần cẩu nâng gáo múc, giúp người đọc xây dựng hiểu biết cơ bản về thiết kế tiêu chuẩn và tránh những sai sót và vấn đề không cần thiết trong công việc thiết kế tương lai.
WeChat