Cẩu trục (tên tiếng Anh là Overhead Crane) là một hệ thống thiết bị nâng hạ bao gồm dầm chính di chuyển trên đường ray cố định, được thiết kế để vận chuyển hàng hóa nặng trong không gian nhà xưởng. Khác với các loại xe cẩu thông thường, cẩu trục hoạt động dựa trên sự kết hợp giữa chuyển động dọc của dầm biên và chuyển động ngang của Palang, cho phép nâng hạ vật dụng tại bất kỳ điểm nào trong phạm vi khẩu độ của nó.
Việc hiểu rõ cấu tạo và phân loại cẩu trục không chỉ giúp doanh nghiệp tối ưu quy trình sản xuất mà còn là yêu cầu bắt buộc để đảm bảo an toàn lao động và tuân thủ các quy định kiểm định pháp lý hiện hành.
Cẩu trục là gì và vai trò của nó trong công nghiệp hiện đại?
Cẩu trục là hệ thống thiết bị cơ khí dùng để nâng, hạ và di chuyển vật liệu nặng theo phương ngang và dọc trong không gian nhà xưởng. Vai trò chính của cầu trục (overhead crane) trong công nghiệp hiện đại là hỗ trợ material handling – công việc xử lý vật liệu – một cách hiệu quả, an toàn và tiết kiệm diện tích sàn.
Cẩu trục hoạt động trên ray cố định gắn trên cột hoặc kết cấu thép của nhà xưởng, thay vì di chuyển trên sàn như cẩu di động. Nhờ thiết kế này, thiết bị không chiếm chỗ sản xuất và có thể phục vụ toàn bộ diện tích nhà xưởng.
Trong công nghiệp hiện đại, cẩu trục đóng góp trực tiếp vào việc:
- Giảm thời gian bốc xếp hàng hóa nặng (từ vài trăm kg đến hàng trăm tấn)
- Giảm lao động thủ công và nguy cơ tai nạn liên quan đến nâng hạ
- Tối ưu quy trình sản xuất liên tục tại các nhà máy cơ khí chế tạo, nhà máy thép, xưởng ô tô, kho logistics, nhà máy xi măng và nhà máy điện
Cấu tạo chi tiết của cẩu trục gồm những bộ phận quan trọng nào?
Cấu tạo cẩu trục bao gồm 4 thành phần cốt lõi: hệ dầm chịu lực, cơ cấu nâng hạ (Palang), hệ thống di chuyển và hệ thống điều khiển điện tử. Các bộ phận này phối hợp để thực hiện chính xác ba chuyển động nâng hạ – di chuyển ngang – di chuyển dọc.
Dưới đây là chi tiết các thành phần cấu thành một bộ cẩu trục tiêu chuẩn theo mô hình Ontology:
Hệ kết cấu thép chịu lực
- Dầm chính (Main Girder): Là bộ phận chịu lực chính, có kết cấu dạng dầm hộp hoặc thép chữ I cường độ cao.
- Dầm biên (End Truck): Gồm khung dầm bệ gắn bánh xe di chuyển và động cơ giảm tốc, giúp toàn bộ cẩu trục chạy dọc theo nhà xưởng.
Cơ cấu nâng hạ và di chuyển ngang
- Palang (Hoist): Thiết bị nâng hạ chính, có thể là palang cáp điện hoặc palang xích điện tùy thuộc vào mục đích sử dụng.
- Xe con cầu trục (Trolley): Hệ thống giá đỡ Palang di chuyển ngang dọc theo dầm chính.
Hệ thống cung cấp điện và điều khiển
- Hệ điện dọc: Sử dụng ray điện an toàn chạy dọc theo chiều dài nhà xưởng để cấp nguồn cho dầm biên.
- Hệ điện ngang: Thường dùng hệ sâu đo (festoon) cấp nguồn cho Palang di chuyển ngang dầm chính.
- Thiết bị điều khiển: Bao gồm tủ điện điều khiển trung tâm tích hợp biến tần (Inverter) giúp khởi động mềm, tay bấm có dây hoặc điều khiển từ xa không dây.
Thiết bị an toàn bắt buộc
- Giới hạn hành trình: Ngăn chặn va chạm khi Palang hoặc dầm biên di chuyển đến điểm cuối.
- Hệ thống phanh: Phanh điện từ hoặc phanh thủy lực đảm bảo dừng tải trọng chính xác và an toàn.
- Còi và đèn cảnh báo: Thông báo trạng thái vận hành cho nhân công trong khu vực làm việc.
Nguyên lý hoạt động của cẩu trục diễn ra như thế nào?
Nguyên lý hoạt động của cẩu trục dựa trên trên ba chuyển động chính: nâng hạ vật nặng, di chuyển ngang của palang và di chuyển dọc của toàn bộ hệ dầm chính. Quá trình này được điều khiển thông qua hệ thống điện trung tâm, cho phép thiết bị tiếp cận bất kỳ tọa độ nào trong phạm vi khẩu độ của nhà xưởng.
Để vận hành an toàn và chính xác, cẩu trục tuân thủ quy trình cơ học nghiêm ngặt sau:
- Chuyển động nâng hạ (Vertical Motion): Động cơ trên palang truyền mô-men xoắn qua hộp giảm tốc đến tang quấn cáp, thực hiện việc nâng hoặc hạ vật tải thông qua hệ thống móc cẩu.
- Chuyển động ngang (Cross Travel): Xe con cầu trục (hoặc palang đơn) chạy dọc theo cánh dưới dầm chính, cho phép vật nâng di chuyển sang trái hoặc phải theo chiều rộng nhà xưởng.
- Chuyển động dọc (Long Travel): Hệ thống dầm biên tích hợp động cơ giảm tốc giúp toàn bộ kết cấu dầm chính di chuyển trên đường ray cố định dọc theo chiều dài nhà máy.
- Hệ thống điều khiển: Người vận hành sử dụng tay bấm điều khiển hoặc điều khiển từ xa để gửi tín hiệu đến tủ điện, nơi biến tần điều chỉnh tốc độ động cơ giúp khởi động và dừng êm ái, tránh hiện tượng rung lắc kiện hàng.
Thông số kỹ thuật cơ bản của cẩu trục
Cẩu trục được xác định bởi các thông số chính gồm tải trọng nâng, khẩu độ, chiều cao nâng, tốc độ và chế độ làm việc. Những thông số này quyết định thiết bị phù hợp với nhu cầu nhà xưởng và đảm bảo vận hành theo tiêu chuẩn an toàn.
Dưới đây là các thông số kỹ thuật quan trọng nhất của cầu trục (overhead crane):
| Thông số | Ý nghĩa | Giá trị phổ biến tại Việt Nam | Tiêu chuẩn tham chiếu |
| Tải trọng nâng (SWL) | Trọng lượng tối đa thiết bị được phép nâng | 1 tấn, 2 tấn, 5 tấn, 10 tấn, 20 tấn, 50 tấn… | TCVN 4244:2005, FEM 1.001 |
| Khẩu độ (Span) | Khoảng cách giữa hai ray chạy | 7,5 m – 10,5 m – 16,5 m – 22,5 m – 31,5 m | Theo kích thước nhà xưởng |
| Chiều cao nâng | Khoảng cách từ sàn đến móc cẩu ở vị trí cao nhất | 6 m, 9 m, 12 m, 18 m, 24 m | Theo yêu cầu công nghệ |
| Tốc độ nâng | Tốc độ nâng hạ tải trọng | 0,8 – 8 m/phút | Tùy chế độ làm việc |
| Tốc độ xe con | Tốc độ di chuyển ngang trên dầm | 10 – 30 m/phút | FEM / ISO |
| Tốc độ cầu | Tốc độ di chuyển dọc nhà xưởng | 20 – 60 m/phút | FEM / ISO |
| Chế độ làm việc | Tần suất và mức tải trung bình (A3–A8 hoặc 1Am–5m) | A3–A5 (nhẹ đến trung bình), A6–A8 (nặng) | FEM 1.001 / ISO 4301 / TCVN |
Có những loại cẩu trục phổ biến nào
Cẩu trục được phân loại theo cấu tạo dầm, phương thức lắp đặt và môi trường sử dụng. Các loại phổ biến gồm cẩu trục dầm đơn, cẩu trục dầm đôi, cẩu trục treo và cẩu trục quay.
Dưới đây là các loại cẩu trục phổ biến được phân tách theo đặc tính kỹ thuật và mục đích sử dụng thực tế:
Cẩu trục dầm đơn (Single Girder Crane):
- Đặc điểm: Chỉ có một dầm chính đơn, palang treo và di chuyển dọc theo cánh dưới của dầm.
- Ứng dụng: Phù hợp tải trọng nhẹ từ 1 tấn đến 10 tấn, khẩu độ trung bình.
- Ưu điểm: Trọng lượng nhẹ, lắp đặt nhanh, chi phí thấp, tối ưu cho nhà xưởng nhỏ.
Cẩu trục dầm đôi (Double Girder Crane):
- Đặc điểm: Gồm hai dầm chính song song, xe con cầu trục chạy phía trên đỉnh dầm.
- Ứng dụng: Dành cho tải trọng nặng từ 10 tấn đến hơn 500 tấn, khẩu độ rộng và chiều cao nâng lớn.
- Ưu điểm: Kết cấu cực kỳ vững chắc, ổn định cao khi vận hành cường độ nặng.
Cẩu trục quay (Jib Crane)
- Đặc điểm: Cấu tạo gồm một trụ đứng và một tay cần quay để nâng hạ hàng hóa trong phạm vi nhất định.
- Ứng dụng: Lắp ráp linh kiện, bốc xếp hàng hóa tại các trạm máy cố định.
Cẩu trục treo (Suspension Crane):
- Đặc điểm: Đường ray di chuyển được treo trực tiếp vào kết cấu mái nhà xưởng.
- Ứng dụng: Tận dụng tối đa diện tích sàn khi không thể lắp dầm đường chạy trên cột trụ.
Quy trình lắp đặt cẩu trục tiêu chuẩn tại nhà xưởng diễn ra như thế nào?
Quy trình lắp đặt cẩu trục là chuỗi các bước kỹ thuật từ khảo sát mặt bằng, chế tạo kết cấu thép đến lắp dựng và thử tải thực tế. Việc tuân thủ quy chuẩn lắp đặt không chỉ bảo vệ thiết bị mà còn là điều kiện tiên quyết để nhận giấy chứng nhận kiểm định an toàn pháp lý.
Bước 1: Khảo sát và thiết kế: Đo đạc thực tế khẩu độ, chiều dài đường chạy và kiểm tra năng lực chịu lực của hệ cột trụ nhà xưởng.
Bước 2: Thiết kế và duyệt bản vẽ: Nhà cung cấp lập bản vẽ kỹ thuật, khách hàng duyệt trước khi sản xuất.
Bước 3: Chế tạo kết cấu thép: Gia công dầm chính và dầm biên tại xưởng theo tiêu chuẩn ISO, đảm bảo độ võng cho phép.
Bước 4: Lắp dựng cơ khí:
- Lắp đặt hai đường ray dọc nhà xưởng.
- Cẩu lắp dầm chính và dầm biên vào vị trí đường chạy.
- Đặt palang hoặc xe con vào dầm chính.
Bước 5: Lắp đặt hệ thống điện: Đi dây hệ thống điện dọc (ray điện an toàn), điện ngang (hệ sâu đo) và đấu nối tủ điện điều khiển trung tâm tích hợp biến tần.
Bước 6: Chạy thử và hiệu chỉnh: Kiểm tra các giới hạn hành trình, hệ thống phanh và khả năng phản hồi của điều khiển từ xa.
Bước 7: Kiểm định an toàn (YMYL): Thực hiện thử tải tĩnh (125% tải) và thử tải động (110% tải) dưới sự giám sát của đơn vị kiểm định độc lập để cấp phép vận hành.
FAQs – Những câu hỏi thường gặp về cẩu trục
1. Chi phí lắp đặt một bộ cẩu trục dầm đơn trung bình là bao nhiêu?
Mức đầu tư phụ thuộc vào tải trọng nâng và khẩu độ; thông thường dao động từ vài chục triệu đến vài trăm triệu đồng cho các dòng phổ thông.
2. Cẩu trục dầm đơn và dầm đôi khác nhau cơ bản ở điểm nào?
Cẩu trục dầm đơn sử dụng một dầm chính với palang treo bên dưới, trong khi dầm đôi có hai dầm song song với xe con chạy phía trên đỉnh dầm cho tải trọng lớn hơn.
3. Cẩu trục và cẩu cổng khác nhau như thế nào?
Cẩu trục chạy trên ray gắn kết cấu nhà xưởng, trong khi cẩu cổng (gantry crane) di chuyển trên ray đặt dưới sàn. Loại thứ hai thường dùng ngoài trời hoặc nhà xưởng không có kết cấu ray trên cao.
4. Nên dùng Palang cáp hay Palang xích cho nhà xưởng sản xuất cơ khí?
Nên dùng palang cáp điện cho tốc độ nâng nhanh và tải trọng lớn; dùng palang xích cho các không gian hẹp hoặc nhu cầu nâng hạ tải trọng nhỏ.
5. Cẩu trục hoạt động bằng nguồn điện gì?
Cẩu trục trong nhà xưởng sử dụng điện 3 pha 380V/50Hz. Hệ thống nhận điện qua thanh dẫn điện (busbar) hoặc hệ thống cáp treo (festoon).
6. Cẩu trục cần bảo trì như thế nào?
Bảo trì định kỳ bao gồm kiểm tra cáp/xích, phanh, động cơ, ray chạy và thiết bị an toàn. Nên thực hiện theo lịch nhà sản xuất và quy định an toàn lao động.
Tổng kết
Bài viết đã trình bày đầy đủ thông tin về cẩu trục từ định nghĩa, vai trò trong công nghiệp, cấu tạo, nguyên lý hoạt động, thông số kỹ thuật, các loại phổ biến đến quy trình lắp đặt tiêu chuẩn.
Hy vọng nội dung này cung cấp cái nhìn toàn diện và thực tế về cẩu trục, giúp bạn đầu tư vào một hệ thống thiết bị nâng hạ đạt chuẩn không chỉ giúp giải phóng diện tích sàn sản xuất mà còn tối ưu hóa chu kỳ luân chuyển hàng hóa trong nhà xưởng.
