Cần trục điện đợc sử dụng trong nhiều ngành kinh tế khác nhau nh: Nhà máy cơ khí, xí nghiệp luyện kim, công trờng xây dựng, sân kho, hải cảng…nó bao gồm nhiều loại điều khiển. Có thể phân loại cần trục theo nhiều cách.
- Theo đặc điểm cấu tạo
- Theo tải trọng cần trục đợc chia thành các loại: + Nhỏ (5-10 T)
+ Trung bình (10-15T) + Nặng (trên 15T)
- Theo chế độ làm việc, các cơ cấu cần trục đợc chia thành 4 loại: + Loại nhẹ có hệ số đóng điện tơng đối ĐM%=15-25% số lần đóng máy trong một giờ h=60.
+ Loại trung bình có ĐM% =15-25%; h=120. + Loại nặng có ĐM% =25-40%; h=240
+ Loại rất nặng có ĐM% =40-60%; h=300-600 - Cần trục thờng có 3 chuyển động
+ Chuyển động nâng hạ( cho bộ phận nâng tải)
+ chuyển động ngang của xe trục và chuyển động ngang (hoặc dốc của xe cầu).
- Các động cơ chuyển động đều làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại có số lần đóng điện lớn. Đa số cần trục làm việc trong điều kiện môi trờng nặng nề, đặc biệt là các cần trục làm việc ngoài trời, hải cảng trên mặt nớc, các nhà máy hóa chất, luyện kim.
- Các thiết bị điện cần trục phải đảm bảo đợc các yêu cầu về năng suất, an toàn và đơn giản đảm bảo trong thao tác.
- Các yêu cầu chủ yếu là:
+ Các động cơ truyền động phải có khả năng đảo chiều quay, phạm vi điều chỉnh tốc độ đủ rộng và có các đờng đặc tính thoả mãn yêu cầu công nghệ.
Ví dụ:
Các cần trục lắp ráp phải thoả mãn cấu yêu cầu về dừng máy chính xác nên đòi hỏi các đờng đặc tính cơ cứng có đờng đặc tính cơ thấp, có nhiều đờng đặc tính trung gian để mở và hãm êm. Việc điều chỉnh tốc độ các cơ cấu đều đợc thực hiện bằng phơng pháp điện khí trong phạm vi tơng đối rộng ( ở các cần trục thông thờng D≤3:1; ở các cần trục lắp ráp D≤10:1 hoặc lớn hơn).
+ Các bộ phận chuyển động phải có phanh hãm điện từ để giữ chặt các trục chuyển động khi động cơ mất điện. ở các cần trục di chuyển kim loại nóng chảy, để cho an toàn, ngời ta dùng hai phanh hãm trên một trục động cơ.
+ Điện áp cung cấp cho cần trục không vợt qúa 500V. Mạng điện xoay chiều hay dùng là: 220, 380; Mạng một chiều là 220, 440V.Điện áp chiếu sáng không đợc vợt quá 220V. Điện áp chiếu sáng khi sửa chữa phải nhỏ hơn 36V. Không đợc dùng máy biến áp tự ngẫu để cung cấp cho mạch chiếu sáng để sửa chữa.
+ Các mạnh điện và các động cơ phải đợc bảo vệ ngắn mạch và quá tải trên 200% bằng rơle dòng điện cực đại. Không dùng bảo vệ nhiệt vì các động cơ làm việc ngắn hạn lặp lại. Trong mạch khống chế phải bố trí khâu bảo vệ để loại trừ hiện tợng động cơ tự khởi động khi điện áp lới phục hồi( sau khi mất điện).
- Để đảm bảo an toàn cho ngời và thiết bị khi vận hành, trong sơ đồ khống chế phải có công tắc hành trình để hạn chế chuyển động của các cơ cấu khi chúng đi đến các vị trí giới hạn.(Chú ý với các cơ cấu nâng hạ, chỉ cần hạn chế hành trình trên mà không cần hạn chế hành trình hạ). ở các bậc thang, cửa vào buồng lái và cửa bên cầu, phải bố trí các tiếp điểm bảo vệ.
Các tiếp điểm này mở (cắt điện cần trục) khi có ngời trên thang, cửa vào buồng lái hoặc cửa mở lên cầu cha đóng chú ý đối với cần trục nam châm (bộ lấy hàng dùng nam châm điện) khi cắt mạch cung cấp điện cần trục, cần phải giữ lại điện áp trong mạch nam châm lấy hàng.
- Đối với các cần trục làm việc ngoài trời phải có thiết bị chống xô(ray). Đối với những cần trục cỡ lớn, phải sử dụng thiết bị khắc phục hiện tợng vênh dàn cầu.
- Lắp ráp và vận hành thiết bị phải thực hiện theo các quy trình đặc biệt dùng cho cần trục.
VD:
- Dây dẫn bảo vệ chống tác dụng của các chất liệu ăn mòn, tiết diện dây tối thiểu là 2.5cm2( tiêu chuẩn của Liên Xô) để đảm bảo độ bền cơ khí, các thanh dẫn phải đợc quét sơn màu sặc sỡ để nhắc nhở ngời vận hành về an toàn, các bộ phận kim loại không mang điện phải đợc nối với dàn cần rồi nối với đất.
- Để truyền động cho các cơ cấu cần trục ngời ta thờng dùng động cơ không đồng bộ rôtô dây quấn, mở máy và điều chỉnh tốc độ quay nhờ điện trở phụ trong mạch rôtô.
- Dạng truyền động này có nhợc điểm lớn là về chỉ tiêu năng l- ợng( tổn hao lớn khi mở, hãm máy và điều chỉnh tóc độ), đối với cơ cấu nâng hạ, nó không hoàn toàn thoả mãn yêu cầu về đặc tính cơ. Nhng nó có - u điểm về tính đơn giản và không cần nguồn một chiều. ở những cầu trục cỡ nhỏ, loại nhẹ hoặc trung bình, các palăng, tời điện, ngời ta có sử dụng động cơ lồng sóc một hoặc hai tốc độ. Đôi khi còn dùng điện trở phụ trong mạch stato để thay đổi mômen mở máy và điều chỉnh tốc độ các động cơ này.
- Hiện nay ngời ta sử dụng rộng rãi các hệ thống truyền động xoay chiều có điện kháng bão hoà và khống chế không tiếp điểm cũng đã bắt đầu ứng dụng các hệ thống truyền động xoay chiều,điều chỉnh xung (trong mạch stato, rôto, hoặc trong cả hai mạch).
- Về truyền động một chiều, động cơ kích thích nối tiếp đợc sử dụng nhiều hơn cả. ngoài ra còn sử dụng các động cơ kích thích hỗn hợp, kích thích song song và các hệ thống F-Đ, T-Đ, các hệ thống truyền động một
chiều có khả năng thoả mãn đợc nhiều yêu cầu về điều chỉnh tốc độ, mở máy và hãm máy, độ tính của đặc tính cơ.
Hình dáng và số lợng các đờng đặc tính trung gian. Tuy nhiên vì hạn chế của tính kinh tế và độ phức tạp hệ thống một chiều đợc sử dụng ít hơn các hệ thống xoay chiều, và chủ yếu là cho các cầu trục cỡ lớn, các cần trục có chế độ làm việc trung bình, nặng và rất nặng.
Các động cơ cần trục đợc chế tạo đặc biệt so với động cơ thông dụng chúng có độ bền cấu trúc cao hơn, khả năng chịu nhiệt của vật liệu cách điện tốt hơn, khả năng tải lớn hơn, mômen quán tính nhỏ hơn. Các số liệu nhãn máy thờng cho ở chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại, thời hạn chu kỳ 10 phút và ĐH% =15;25;40;60% và cả 100%. Các số hiệu ứng với ĐM=25% hoặc 40% là số hiệu định mức.
- Để khống chế các cần trục cỡ nhỏ, có thể dùng mạch điện rơle- công tắc tơ và trạm nút ấn. Tuyệt đại đa số cần trục có mạch khống chế dùng " bộ khống chế động lực" và "bộ khống chế từ". Hiện nay bộ khống chế hình trống ít dùng(chỉ dùng cho cần trục loại nhẹ); Các bộ khống chế động lực hình cam đợc sử dụng cho các cần trục loại trung bình và loại nặng, các bộ khống chế từ bao gồm bộ khống chế chỉ huy và các công tắc tơ động lực đợc sử dụng cho các cần trục loại nặng và rất nặng.
2. Phanh hãm
Một trong các đặc điểm đặc trng của các thiết bị máy nâng vận chuyển nói chung và cần trục nói riêng là sử dụng phanh hãm một cách phổ biến. Nó dùng để giữ các bộ phận di chuyển chuyển ở vị trí nhất định, ghìm trục động cơ cấu nâng khi treo trọng tải trên không, hãm các cơ cấu khi có sự cố mất điện và góp phần làm giảm thời gian hãm máy và làm việc không tin cậy thì máy móc có thể bị hỏng, nhân viên vận hành và hành khách( đối với thang máy) có thể gặp tai nạn. Vì vậy tất cả các cơ cấu nâng vận chuyển đều phải có phanh hãm trừ một số cơ cấu điều khiển thuần tuý bằng tay.
Có ba loại phanh hãm chủ yếu phanh guốc, phanh đai, phanh đĩa. Nguyên tắc tác động chung của chúng là: khi động cơ của cơ cấu đợc đóng điện thì cuộn dây nam châm hãm cũng có điện. Lực hút nam châm
khắc phục lực của lò xo hoặc của vật nâng, các má phanh ép chặt vào trục làm việc. ở một số cơ cấu, ngời ta dùng bộ phận điện cơ, điện - thuỷ lực hoặc khí ép để tác động thay cho nam châm. Khi đó, phanh hãm mang tên riêng là "bộ đẩy điện cơ", "bộ đẩy điện -thuỷ lực" và "bộ đẩy khí ép" . Theo chiều dài hành trình phần ứng nam châm hãm, ngời ta chia phanh hãm ra thành hai loại:
- Hành trình dài (hàng chục mm). - Hành trình ngắn(vài mm).
Phanh hành trình dài yêu cầu lực hút nam châm nhỏ, nhng kết cấu cơ khí lại cồng kềnh nên ít dùng hơn phanh hành trình ngắn.
- Phanh hãm đợc chế tạo theo tiêu chuẩn. Để lựa chọn cho các cơ cấu
phải dựa vào chế độ làm việc(ĐM%),lực hút yêu cầu của nam châm Fnc,
chiều dài phần ứng nam châm h, hoặc tích số Fn.h. Lực hút và chiều dài hành trình đợc xác định nh sau:
- Khi biết mômen quay trên trục làm việc Mc, mômen hãm đợc tính với một hệ số dự trữ Kd.
Mh=Kd*Mc
Hệ số Kd phụ thuộc vào chế độ làm việc của cơ cấu: Với loại nhẹ Kd=1.5
Loại trung bình Kd=1.75 Loại nặng Kd=2.0
Loại rất nặng Kd=2.5
- Lực hãm cần thiết( lực ma sát giữa má phanh và pu ly hãm). F=
Dp Mh
Trong đó:
Dp: đờng kính puly hãm. Nó đợc lựa chọn theo tiêu chuẩn dựa vào Mh. ứng với mỗi đờng kính Dp có một trị số khe hở (khoảng cách đờng
kính) giữa má phanh và puly hãm a . Lực cần thiết trên má phanh (hớng tâm). F= ìFh à 1
Trong đó: à là hệ số ma sát . Nếu má phanh làm bằng vật liệu amiăng và puly hãm bằng gang thì à =0.35 lực hút nam châm và chiều dài hành trình phần ứng cần thiết đợc xác định theo công thức
( ) k a F h Fnc yc * 1 * * * à =
Trong đó:à=0.9ữ0.96 là hiệu suất của hệ thống tay quay của phanh hãm.
K=0.75ữ0.85 là hệ số dự trữ xét đến các đặc điểm làm việc của bản thân nam châm.
Nam châm hãm phải có tính số Fnc*h lớn hơn hoặc bằng trị số
(Fnc*h)yc
Theo loại dòng điện, nam châm hãm đợc chia ra làm hai loại: Loại xoay chiều và loại một chiều, nam châm xoay chiều đợc cấu tạo với cuộn dây một pha hoặc cuộn dây ba pha, nối song song với dây quấn stato động cơ. Nam châm một chiều cũng đợc phân biệt thành hai loại theo cách nối cuộn dây với phần ứng động cơ: Loại nối tiếp và loại song song với dây quấn stato động cơ.