Bài giảng Kỹ thuật nâng. Vận chuyển - Chương 9: Bảo đảm an toàn làm việc máy trục

Chapter 9 1
KỸ THUẬT NÂNG-VẬN CHUYỂN
CHƯƠNG 9
BẢO ĐẢM AN TOÀN LÀM VIỆC 
MÁY TRỤC
Chapter 9 2
THIẾT BỊ AN TOÀN 
CỦA MÁY TRỤC
1. Bộ hạn chế hành trình 
a) Bộ hạn chế chiều cao nâng
 Chức năng :
 Thiết bị nhằm mục đích ngăn ngừa trường hợp 
nâng tải lên đến đỉnh cần hoặc đến đầu dầm 
cẩu.
 Khi tải được nâng đến độ cao giới hạn thì thiết 
bị liên động sẽ tự động ngắt dẫn động của cơ 
cấu nâng để ngừng nâng tải tiếp .
 Cấu tạo , và nguyên lý hoạt động :
 Bộ tiếp điểm được lắp vào mạch điều khiển cơ 
cấu nâng của cần trục sao cho ở vị trí làm việc 
các tiếp điểm luôn đóng mạch .
 Khi nâng móc đến vị trí trên cùng . Cụm móc 3 
chạm vào vòng tay đòn 2 tác dụng vào đòn bộ 
tiếp điểm . Các tiếp điểm ngắt mạch và động cơ 
nâng được dừng lại .
Bộ hạn chế chiều cao 
nâng vật đặt ở đầu cần
1- Bộ tiếp điểm điện 2-Vòng tay đòn 
3- Cụm móc câu
Chapter 9 3
THIẾT BỊ AN TOÀN 
CỦA MÁY TRỤC
1. Bộ hạn chế hành trình 
a) Bộ hạn chế chiều cao 
nâng
Nguyên lý hoạt động :
 Tương tự hạn chế chiều cao nâng 
vật đặt ở đầu cần . 
 Khi nâng vật đến chiều cao nâng 
cho phép thì cụm móc câu 3 sẽ 
chạm vào đòn 4 .
 Đòn 4 đi lên sẽ tác dụng vào đòn 
bộ tiếp điểm 2 . Khi đó , động cơ 
cơ cấu nâng ( palăng điện ) sẽ bị 
ngắt điện .
Bộ hạn chế hành trình nâng vật ở palăng điện
1-Palăng điện 2- Bộ tiếp điểm điện 3- Cụm 
móc câu 4- Đòn 5- Cụm bánh xe di chuyển 
kiểu treo 6- Động cơ cơ cấu di chuyển
Chapter 9 4
THIẾT BỊ AN TOÀN 
CỦA MÁY TRỤC
1. Bộ hạn chế hành trình 
b) Bộ hạn chế hành trình di 
chuyển
 Chức năng :
 Đảm bảo cho máy trục hay xe con 
không di chuyển vượt ngoài giới hạn cho 
phép ( giới hạn góc quay đối với cần 
trục , giới hạn hành trình di chuyển của 
cầu trục , xe con , palăng )
 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 
 Bộ ngắt kiểu đòn có hai vị trí làm việc 
về 2 phía kể từ điểm 0 , tức là cho phép 
quay phải và trái .
 Sơ đồ điện có khả năng mở máy cơ cấu 
để chuyển động ngược lại .
Bộ hạn chế hành trình di chuyển
Chapter 9 5
THIẾT BỊ AN TOÀN 
CỦA MÁY TRỤC
1. Bộ hạn chế hành trình 
c) Bộ hạn chế hành trình nâng cần:
 Chức năng : 
 Ngắt dẫn động của cơ cấu nâng , hạ cần 
khi góc tạo nên giữa cần và phương nằm 
ngang đạt trị số giới hạn 
 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động :
 Hai dạng của bộ hạn chế hành trình nâng 
cần : sử dụng cử chặn , tiếp điểm điện và 
dây cáp giữ . 
 Ở hình a , khi góc nghiêng cần đạt giá trị 
giới hạn thì cử chặn sẽ tác động vào đòn , 
ngắt tiếp điểm điện dẫn đến ngắt động cơ 
nâng cần . 
 Ở hình b , dây cáp một đầu nối với phần cố 
định của máy trục , đầu còn lại được nối 
vào cần . Bằng cách này có thể ngăn không 
cho góc nghiêng cần vượt giá trị lớn nhất . 
Bộ hạn chế hành trình nâng cần
a-Dùng cử chặn và bộ tiếp điểm điện 
b- Dùng dây cáp giữ
Chapter 9 6
THIẾT BỊ AN TOÀN 
CỦA MÁY TRỤC
2. Bộ hạn chế mô men nâng
 Chức năng:
 Tự động ngắt động cơ cơ cấu nâng khi mômen nâng vượt quá giới hạn 
cho phép . Điều này có nghĩa là khi vật nâng nặng quá giới hạn cho 
phép ứng với mỗi tầm với . 
 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động :
 Cảm biến lực :
 Cảm biến lực được lắp giữa các dây chằng 4 nối đầu cần với vành puli 
động 1 của cáp nâng cần .
 Cảm biến lực là một lò xo vòng , có các thanh kéo được gắn vào hệ 
cáp nâng cần . Lò xo nối với cơ cấu truyền động bằng lò xo xoắn , nhờ 
đó mà chuyển dịch dài của các thanh kéo thành chuyển dịch góc , đồng 
thời là quay trục của biến trở .
 Khi tăng lực kéo của cáp nâng thì góc tạo bởi các cặp thanh giằng sẽ 
tăng lên . Lò xo vòng sẽ biến dạng và kéo theo sự dịch chuyển con 
chạy của biến trở . Khi biến trở được nối vào mạch điện , chuyển dịch 
dài sẽ biến thành tín hiệu điện . 
Chapter 9 7
THIẾT BỊ AN TOÀN 
CỦA MÁY TRỤC
Bộ hạn chế mômen nâng
1-Vành puli động 2- Thanh giằng 3- Bộ cảm biến lực 4- Cáp giằng cần
5- Ống nối 6- Đòn 7- Bộ cảm biến góc nghiêng cần 8- Giá đỡ của cảm biến góc 
nghiêng cần
Chapter 9 8
THIẾT BỊ AN TOÀN 
CỦA MÁY TRỤC
2. Bộ hạn chế mô men nâng
 Cảm biến góc nghiêng cần :
 Cảm biến góc ngiêng cần 7 được lắp đồng trục với 
chốt quay của cần . 
 Trục của bộ cảm biến góc nghiêng liên kết với cần 
bằng một đòn 6 . Do đó khi cần quay , qua đòn 6 sẽ 
cũng làm quay trục của cảm biến góc quay .
 Sự quay của trục được truyền qua  ... qua 
cuộn dây 3 , dẫn tới ngắt mạch các tiếp 
điểm của rơle và ngắt điện cơ cấu nâng 
( hay cần trục ) .
Sơ đồ điện của bộ hạn chế mômen nâng
1-Biến trở của cảm biến lực 2-Biến trở 
của cảm biến góc nghiêng 3 - Cuộn dây 
của rơle điều khiển cơ cấu nâng
Chapter 9 10
THIẾT BỊ AN TOÀN 
CỦA MÁY TRỤC
3. Bộ giảm chấn :
 Chức năng : 
 Bộ giảm chấn đặt cuối hành 
trình di chuyển của cầu trục , xe 
con có chức năng hạn chế sự di 
chuyển do quán tính của cầu 
trục hay xe con sau khi bộ hạn 
chế hành trình di chuyển tác 
dụng .
Bộ giảm chấn
Chapter 9 11
THIẾT BỊ AN TOÀN 
CỦA MÁY TRỤC
4. Thiết bị chống xô (bộ kẹp ray )
 Chức năng : 
 Kẹp ray của máy trục chạy trên ray nhằm 
đảm bảo sự ổn định của máy trục trong 
trường hợp gió to .
Chapter 9 12
THIẾT BỊ AN TOÀN 
CỦA MÁY TRỤC
Thiết bị chống xô (bộ kẹp ray ) 
1- Đòn 2- Dầm cuối 3- ê -cu 4 – Tiếp điểm điện 5- Trục vít 6- Xích 7- Đĩa xích 8-Chốt 
9- Trục có lắp má kẹp 10-Khối lượng 11- Chốt 12- Bánh xe 13- Đòn 14-Khung 15 Cần
Chapter 9 13
THIẾT BỊ AN TOÀN 
CỦA MÁY TRỤC
4. Thiết bị chống xô (bộ kẹp ray )
 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động :
 Hình a , bộ kẹp ray có đòn 1 được lắp bản lề với dầm cuối 2 
của cầu trục qua chốt 8 .
 Một đầu của đòn 1 là ê-cu 3 được lắp trên trục vít 5 . Một đầu 
của trục vít có ren phải còn đầu kia có ren trái .
 Khi muốn kẹp hay nhả ray , chúng ta tác động qua tay quay , 
qua bộ truyền xích 6 ,7 làm quay trục vít làm e-cu dịch chuyển 
ra hay vào , do đó một đầu của đòn sẽ ép vào hoặc nhả ra khỏi 
ray .
 Ngoài ra bộ kẹp ray còn có công tắc 4 có tác dụng ngắt điện cơ 
cấu di chuyển ( hay máy trục ) khi ở vị trí kẹp ray .
Chapter 9 14
THIẾT BỊ AN TOÀN 
CỦA MÁY TRỤC
4. Thiết bị chống xô (bộ kẹp ray )
 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động :
 Hình b trình bày một dạng khác của bộ kẹp ray, đòn 13 được 
lắp trên khung 16 , trên khung có các bánh xe 12 .
 Đòn 13 được lắp bản lề với khung qua chốt 11 , một đầu của 
đòn là trục có lắp má kẹp 9 , đầu kia được nối với cần 15 .
 Khi cần 15 được ấn xuống , trục lệch tâm ép vào ray , thiết bị ở 
trạng thái kẹp ray , và được giữ ở trạng thái này qua khối lượng 
10 .
Chapter 9 15
THIẾT BỊ AN TOÀN 
CỦA MÁY TRỤC
5. Máy đo gió 
 Chức năng :
 Thiết bị đo độ gió 
và phát tín hiệu 
thông báo bằng âm 
thanh và ánh sáng 
khi gió đạt tới một 
tốc độ giới hạn qui 
định .
Máy đo gió
1- Võ 2- Cánh 3- Trục 4- Cuộn dây phần ứng
Chapter 9 16
THIẾT BỊ AN TOÀN 
CỦA MÁY TRỤC
5. Máy đo gió
 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động :
 Khi có gió , cánh 2 và trục 3 quay . Trục 3 và cuộn 
dây 4 hoạt động như một máy phát tốc , sẽ tạo ra một 
điện thế tương ứng tỉ lệ với độ lớn của vận tốc góc 
của trục 3 . Giá trị điện thế được chuyển đổi thành 
lực gió và được hiển thị trên đồng hồ của máy đo gió 
( Hình b ) . Đồng thời lực gió cũng được hiển thị qua 
3 đèn báo ứng với ba mức :
 Xanh : lực gió nằm trong phạm vi cho phép , vận hành máy 
trục bình thường 
 Vàng : lực gió gần đạt giá trị lớn nhất trong phạm vi cho 
phép , có thể vận hành máy trục nhưng cần lưu ý .
 Đỏ : lực gió vượt quá giới hạn cho phép , không nên vận 
hành máy trục . Yêu cầu người vận hành phải kẹp ray .
Chapter 9 17
ỔN ĐỊNH CỦA MÁY TRỤC
1. Khái niệm chung về ổn định máy trục
 Sự an toàn làm việc của tất cả các máy trục được đảm 
bảo nhờ đủ độ ổn định chống lật máy trục . 
 Độ ổn định là khả năng đảm bảo cân bằng và chống lật 
của thiết bị nâng . 
 Mức độ ổn định của thiết bị nâng được xác định bằng tỷ 
số giữa mômen chống lật và mômen lật :
 Trong đó :
 K : Hệä số ổn định 
 M
d
: Mômen chống lật
 M
t
: Mômen lật 
t
d
M
M
K
Chapter 9 18
ỔN ĐỊNH CỦA MÁY TRỤC
 Điều kiện cân bằng máy trục được xác định bằng tỷ số 
của mômen chống lật và mômen gây lật máy trục tác 
dụng so với đường trục lật ( cạnh lật ) của máy trục . 
 Độ ổn định của máy trục phải đảm bảo trong mọi trường 
hợp và mọi điều kiện :
 ở vị trí làm việc có mang vật ( ổn định có tải ) cũng như 
không mang vật ( ổn định riêng ),
 trong những điều kiện có phối hợp tải trọng bất lợi nhất 
tác dụng lên máy trục theo quan điểm có khả năng gây đổ 
máy trục .
Chapter 9 19
ỔN ĐỊNH CỦA MÁY TRỤC
 Độ ổn định của máy trục được biểu thị bởi 
các trị số sau :
 Hệ số ổn định có tải 
 Hệ số ổn định riêng
Chapter 9 20
ỔN ĐỊNH CỦA MÁY TRỤC
 Hệ số ổn định có tải 
 Là tỷ số mômen được tạo ra bởi trọng lực của tất 
cả các bộ phận của máy trục có tính đến tất cả các 
tải trọng phụ ( tải trọng gió , lực quán tính phát sinh 
khi mở máy và hãm máy các các cấu nâng , quay 
và di chuyển máy trục ) 
 Cũng như mômen của trọng lực thành phần khi 
máy trục làm việc trên địa hình có độ nghiêng lớn 
nhất cho phép và mômen được tạo ra bởi trọng lực 
của vật đối với cạnh lật của máy trục .
Chapter 9 21
ỔN ĐỊNH CỦA MÁY TRỤC
 Hệ số ổn định riêng 
 Là tỷ số mômen được tạo ra bởi trọng lực của tất 
cả các bộ phận của máy trục có tính đến độ 
nghiêng của địa hình máy đứng về hướng lật và 
mômen được tạo ra bởi tải trọng gió đối với cạnh 
lật 
 Theo qui phạm an toàn thì trị số các hệ số ổn định 
có tải và hệ số ổn định riêng không được nhỏ hơn 
1,15. Việc xác định giá trị bằng số của các hệ số 
này được tiến hành khi không tính đến tác động của 
các bộ kẹp ray vì chúng làm tăng độ ổn định của 
máy trục .
Chapter 9 22
ỔN ĐỊNH CỦA MÁY TRỤC
 Đối với cần trục :
 Độ ổn định của máy trục cần phải đảm bảo khi tay cần nằm dọc 
cũng như nằm vuông góc với đường máy đứng . Vì đa số trường 
hợp ở các cần trục di động thì khoảng vết bánh xe thường nhỏ 
hơn khoảng cách trục bánh xe cho nên ta lấy trường hợp nguy 
hiểm hơn cả để tính toán ổn định là vị trí tay cần vuông góc với 
trục đường máy đứng .
 Sự xác định ổn định có tải và ổn định riêng cần được tiến hành 
đối với góc nghiêng của cần trục không nhỏ hơn 3o – đối với 
cần trục có tay cần ( ngoại trừ cần trục đường sắt ) và 1o – đối 
với cần trục cảng. 
 Ở các cần trục đường sắt dùng để làm việc mà không có chân 
chống phụ thì cần phải tính đến sự chênh lệch của ray này so 
với ray kia ở những đoạn đường cung .
Chapter 9 23
ỔN ĐỊNH CỦA MÁY TRỤC
 Đối với cổng trục :
 Cổng trục phải được kiểm tra ổn định theo cả hai 
phương song song và vuông góc với đường ray dưới 
tác dụng của tải trọng nâng danh nghĩa , tải trọng gió 
lớn nhất ở trạng thái làm việc và tải trọng quán tính .
Chapter 9 24
ỔN ĐỊNH CỦA MÁY TRỤC
2. Ổn định khi làm việc có tải :
Sơ đồ xác định ổn định cần trục
a ) Ổn định có tải và b ) Ổn định riêng
Chapter 9 25
ỔN ĐỊNH CỦA MÁY TRỤC
Các thành phần lực tác dụng lên cần trục khi có 
tải và hệ số ổn định
 Khi kiểm tra ổn định có tải , chúng ta xét vị trí vật ở tầm 
với lớn nhất . Khi đó độ nghiêng và tải trọng gió Wg 
được lấy sao cho chúng tác dụng theo hướng gây lật đổ 
cần trục . 
 Để xác định độ nghiêng trên bề mặt làm việc và kiểm 
tra khi cần phải đặt cần trục trên các chân chống phụ thì 
các cần trục có cần với , cần trục tự hành , cần trục kéo 
được trang bị bộ phận chỉ nghiêng .
Chapter 9 26
ỔN ĐỊNH CỦA MÁY TRỤC
 Hệ số ổn định có tải :
 Trong đó :
 M
v
=G
v
.a – Mômen được tạo ra bởi trọng lượng vật nâng danh 
nghĩa đối với cạnh lật 
 M
G
=G.c – Mômen được tạo ra bởi trọng lực của các bộ phận cần 
trục và đối trọng đối với cạnh lật có tính đến góc nghiêng cho 
phép 
 M
g
= W
g
.d – Mômen được tạo ra bởi tải trọng gió tại vị trí làm 
việc , tác dụng lên diện tích choán gió của cần trục và vật nâng , 
tác dụng vuông góc với cạnh lật và song song với bề mặt máy 
đứng 
 M
qt
– Tổng mômen quán tính của các phần tử cần trục và vật 
nâng , phát sinh trong quá trình mở máy và phanh các cơ cấu của 
cần trục và lực ly tâm khi quay cần trục
v
gqtG
1
M
MMM
K
Chapter 9 27
ỔN ĐỊNH CỦA MÁY TRỤC
 Khi xác định tổng mômen lực quán tính phải tính đến khả năng phối hợp 
các nguyên công nâng và hạ vật với sự quay cần trục .
 Nếu cần trục di chuyển có mang vật ở trên cụm móc câu và nếu khi đó 
có khả năng phối hợp các nguyên công nâng vật , quay và di chuyển cần 
trục thì người ta tiến hành kiểm tra ổn định có tải theo hướng di chuyển 
của nó .
 Khi đó người ta tính mômen lật của các lực quán tính phát sinh trong thời 
điểm tăng tốc và phanh cơ cấu di chuyển cần trục .
 Sự ảnh hưởng của độ nghiêng địa hình và lực quán tính đến độ ổn định 
của cần trục sẽ tăng lên cùng với sự tăng độ cao của trọng tâm của cần 
trục và đối trọng và độ giảm kích thước vết bánh xe .
 Để tăng ổn định và giảm khối lượng cần thiết của đối trọng , các cần 
trục có tầm với thay đổi đôi khi được trang bị đối trọng di động lắp trên 
cần , tự động thay đổi vị trí đối trọng khi thay đổi tầm với của tay cần .
 Do đó sẽ giảm tải trọng lên cơ cấu thay đổi tầm với và phù hợp với sự 
cân bằng phần quay của cần trục 
Chapter 9 28
ỔN ĐỊNH CỦA MÁY TRỤC
 Biện pháp phòng ngừa sự mất ổn định của cần trục :
 Không được vừa nâng tải , vừa quay hoặc vừa di chuyển thiết bị 
nâng , khi nhà máy chế tạo không qui định trong hồ sơ kỹ thuật
 Để ngăn ngừa hiện tượng quá tải , trong cấu tạo của cần trục đã 
trang bị bộ phận khống chế quá tải , bộ phận này dùng để ngắt 
tự động cơ cấu nâng khi tải trọng vượt quá 110%. Thiết bị này 
dễ hư hỏng , nên cần chú ý các biện pháp tổ chức , kỹ thuật :
 Cung cấp danh mục các tải và trọng lượng của chúng 
 Khi chưa rõ trọng lượng của tải thì phải xác định rồi mới nâng 
 Nâng những tải gần bằng trọng tải thì phải nhấc thử lên 100mm rồi 
mới nâng tiếp
Chapter 9 29
ỔN ĐỊNH CỦA MÁY TRỤC
 Chân chống : công dụng của chân chống là tăng ổn định của 
máy trục , do đó phải :
 Hạ chân chống mỗi khi máy trục làm việc 
 Dùng đế kê chuyên dùng để kê chân chống , khi máy trục làm việc 
trên các vùng có độ lún không đều thì phải dùng các phiến bêtông 
có thiết diện lớn lout dưới để kê 
 Mặt bằng làm việc dốc quá mức quy định : Góc nghiêng của 
mặt bằng máy trục làm việc không được lớn hơn 3o
 Không được phanh đột ngột khi nâng , hạ hoặc quay tải với tốc 
độ lớn . Đây là nguyên nhân tạo ra lực quán tính lớn , lực này có 
thể làm máy trục mất ổn định
 Sử dụng kẹp ray : Kẹp ray của máy trục chạy trên ray nhằm 
đảm bảo sự ổn định của máy trục trong trường hợp có gió to . 
Khi máy trục ngừng làm việc phải vặn chặt tất cả các kẹp ray 
trên đường ray .
Chapter 9 30
ỔN ĐỊNH CỦA MÁY TRỤC
3. Ổn định riêng khi không nâng hàng và có những tải 
trọng bất lợi tác dụng 
 Theo qui phạm an toàn , người ta không yêu cầu kiểm tra độ ổn 
định của các cổng trục và bán cổng trục .
 Nhưng các loại máy trục này cũng cần phải có đủ độ dự trữ ổn 
định vì chúng có diện tích choán gió rất lớn .
 Các tải trọng động trong thời kỳ làm việc không bình ổn của cơ 
cấu di chuyển phối hợp với tải trọng gió có thể tạo ra mômen lật 
lớn .
 Độ ổn định của máy trục này ở trạng thái làm việc được đặc 
trưng bởi một hệ số ổn định.
 Hệ số ổn định này là tỷ số của mômen được tạo ra bởi trọng lực 
của cổng trục . của vật và mômen của lực quán tính và lực gió 
tác dụng lên kết cấu thép của cổng trục và vật .
 Người ta tiến hành kiểm tra sự lật dọc và lật ngang của cổng 
trục.
Chapter 9 31
ỔN ĐỊNH CỦA MÁY TRỤC
Sơ đồ xác định ổn định có tải của cổng trục theo hai phương
a) Phương dọc đối với đường chạy b) Phương ngang đối với đường chạy
Chapter 9 32
ỔN ĐỊNH CỦA MÁY TRỤC
 Hệ số dự trữ ổn định có tải theo hướng dọc đường chạy bằng :
 Trong đó :
 G
v
, G
ct
,G
x 
–tương ứng là trọng lực của vật , của máy trục và của 
xe con 
 F
v
, F
ct
, F
x
– tương ứng là lực quán tính của vật , của máy trục và 
của xe con khi phanh đột ngột máy trục 
 W
g
– tải trọng gió tổng cộng 
 B- Khoảng cách tâm bánh xe máy trục 
 h
ct
, h
x
, h
g
– Tương ứng là các tay đòn tác dụng của các lực quán 
tính của cổng trục , xe con mang vật và tải trọng gió đối với mặt 
phẳng đi qua bề mặt lăn của các đường ray.
15,1
hwhFFhF
2
B.GGG
K
ggvvgctct
gvct
Chapter 9 33
ỔN ĐỊNH CỦA MÁY TRỤC
 Người ta tiến hành kiểm tra ổn định có tải trọng chống lật ngang 
máy trục đối với các máy trục có công xon và tầm rộng lớn
 Hệ số dự trữ ổn định trong trường hợp này bằng :
 Trong đó :
 F
’
v
và F
’
x
– tương ứng là các lực quán tính của vật và xe lăn khi 
phanh xe lăn khẩn cấp 
 w
’
g
– tải trọng gió tác dụng lên máy trục theo hướng vuông gó 
với đường trục của ray 
 l- tầm rộng của máy trục 
 h
’
g
và l – các tay đòn tác dụng của tải trọng gió , trọng lực của 
vật và xe lăn đối với cạnh lật 
4,1
lGG
hwhFF
2
LG
K
vx
'
g
'
gx
'
v
'
xct
2
Chapter 9 34
ỔN ĐỊNH CỦA MÁY TRỤC
 Độ ổn định của cổng trục ở trạng thái không làm việc 
được đặc trưng bởi hệ số ổn định riêng đó là tỷ số của 
mômen xcủa trọng lực của tất cả các bộ phận của cổng 
trục và mônmen của tải trọng gió . hệ số ổn định riêng 
không được nhỏ hơn 1,15
Chapter 9 35
 ANY QUESTIONS ?
 ..
 THANK YOU