Phanh Cầu Trục

Phanh cầu trục (thắng cầu trục, phanh tời) là cơ cấu giữ và dừng chuyển động của cơ cấu nâng, xe con, xe lớn khi motor ngừng chạy hoặc khi mất điện. Loại dùng nhiều nhất hiện nay là phanh thủy lực tang trống YWZ: lò xo luôn ép hai má phanh ôm vào tang phanh (phanh thường đóng), khi có điện bầu thủy lực Ed đẩy cần mở má phanh để cầu trục chạy. Phanh được gọi theo đường kính tang: phanh 200, 300, 400, 500 với mô-men phanh từ khoảng 135 N.m đến 3.700 N.m.

Phanh cầu trục làm việc cùng motor cẩu trục và hộp giảm tốc cầu trục ZQ, là bộ phận an toàn bắt buộc của mọi thiết bị cầu trục. Nội dung dưới đây giải thích cấu tạo, nguyên lý, cách đọc ký hiệu và cách chọn phanh đúng mô-men cho từng cầu trục.

1. Phanh cầu trục là gì và vì sao bắt buộc phải có?

Hộp giảm tốc bánh răng trụ dùng trên cầu trục có hiệu suất cao nên không tự hãm: nếu không có phanh, tải treo trên móc sẽ kéo ngược hộp số và motor, rơi tự do khi mất điện. Phanh cầu trục đảm nhận ba nhiệm vụ:

• Giữ tải đứng yên ở mọi độ cao khi motor dừng hoặc mất điện.
• Dừng chính xác cơ cấu nâng, xe con, xe lớn tại vị trí mong muốn.
• Hấp thụ quán tính khi dừng, giảm va đập lên kết cấu thép và cáp.

Vì vậy phanh trên cầu trục luôn là loại thường đóng: không có điện là phanh tự ép lại.

Phanh cầu trục thủy lực dùng cho cơ cấu nâng hạ

2. Ứng dụng của phanh cầu trục

• Cơ cấu nâng hạ của cầu trục dầm đơn, dầm đôi, cổng trục, bán cổng trục.
• Cơ cấu di chuyển xe con, xe lớn, giúp dừng êm không trượt bánh.
• Tời điện, tời kéo công trình, tời mỏ, tời neo tàu.
• Thiết bị cảng và luyện kim: cẩu bờ, cẩu tháp, cầu trục rót thép.
• Băng tải dốc, thang tải cần chống trôi ngược khi dừng.

3. Cấu tạo phanh thủy lực cầu trục YWZ

• Tang phanh (bánh phanh): lắp trên trục motor hoặc trục vào hộp số, thường làm liền với khớp nối. Đường kính tang chính là con số 200, 300, 400, 500 trong tên phanh.
• Hai càng phanh và má phanh: ôm hai bên tang; má phanh làm từ vật liệu ma sát chịu nhiệt, bắt bằng đinh tán hoặc bu lông.
• Lò xo phanh chính: tạo lực ép má phanh vào tang, quyết định mô-men phanh; có vít chỉnh lực lò xo.
• Bầu thủy lực Ed (củ phanh, bầu thắng): gồm motor điện nhỏ, cánh bơm và piston trong dầu; khi có điện piston đẩy cần lên để mở phanh.
• Hệ thanh truyền, tay đòn: truyền lực đẩy của bầu thủy lực tới hai càng phanh.
• Đế phanh và cơ cấu tự chỉnh khe hở: giữ hai má phanh mở đều, bù mòn má phanh.

Các loại bầu thắng thủy lực Ed lắp với càng và má phanh cầu trục

4. Nguyên lý hoạt động phanh thủy lực cầu trục

Khi motor cẩu trục chưa chạy, lò xo chính đẩy hai càng ép má phanh ôm chặt tang phanh, trục motor bị khóa. Khi bấm nâng hoặc hạ, bầu thủy lực được cấp điện 380V cùng lúc với motor: motor nhỏ trong bầu quay cánh bơm, tạo áp lực dầu đẩy piston và cần đẩy đi lên, nén lò xo và tách má phanh khỏi tang trong khoảng 0,3 – 0,5 giây. Khi ngắt điện, piston hạ xuống, lò xo lập tức ép má phanh, cơ cấu dừng lại. Nhờ dầu giảm chấn bên trong, quá trình đóng – mở diễn ra êm, ít va đập hơn phanh điện từ.

5. Thông số kỹ thuật phanh cầu trục

a. Ý nghĩa ký hiệu bầu thủy lực Ed

Ký hiệu Ed 30/5 có nghĩa: lực đẩy khoảng 300 N, hành trình cần đẩy 50 mm. Tương tự Ed 23/5 (khoảng 220 – 230 N, 50 mm), Ed 50/6 (khoảng 500 N, 60 mm), Ed 80/6 (khoảng 800 N, 60 mm), Ed 121/6 (khoảng 1.250 N, 60 mm), Ed 201/6 (khoảng 2.000 N, 60 mm). Bầu càng lớn thì lò xo phanh dùng được càng mạnh và mô-men phanh càng cao.

b. Bảng thông số phanh cầu trục YWZ theo đường kính tang

Mô-men phanh trong bảng là dải điều chỉnh được bằng lò xo; giá trị thực tế còn phụ thuộc độ mòn má phanh và khe hở lắp đặt.

c. Thông số điện của bầu thủy lực

• Nguồn 3 pha 380V, 50Hz (có loại 220V, 660V theo đặt hàng).
• Công suất motor bầu thủy lực nhỏ, khoảng 120 – 550 W tùy cỡ bầu.
• Thời gian nhả phanh khoảng 0,3 – 0,5 giây, đóng phanh khoảng 0,2 – 0,4 giây.

6. Phân loại phanh cầu trục

a. Theo nguồn lực mở phanh

• Phanh thủy lực (YWZ): mở bằng bầu đẩy thủy lực Ed, êm, lực lớn, phổ biến trên cầu trục 5 tấn trở lên.
• Phanh điện từ (TJ2, MW, ZWZ): mở bằng nam châm điện, tác động nhanh, cấu tạo gọn, hay gặp trên cầu trục cũ hoặc cơ cấu tải nhỏ.
• Phanh motor (phanh đĩa gắn liền motor): dùng cho palăng điện, motor có phanh trên cơ cấu di chuyển.

b. Theo bề mặt phanh

• Phanh tang trống (phanh má): hai má ôm ngoài tang, loại phổ biến nhất trên cầu trục.
• Phanh đĩa: kẹp đĩa phanh, dùng cho cơ cấu tốc độ cao hoặc phanh an toàn trên tang cáp của cầu trục lớn.

c. Theo vị trí lắp

• Phanh làm việc: lắp ở trục motor hoặc trục vào hộp số, dùng mỗi lần dừng.
• Phanh an toàn: lắp trực tiếp trên tang cáp, chỉ tác động khi đứt trục, gãy hộp số hoặc vượt tốc.

7. Cách chọn phanh cầu trục phù hợp

• Tính mô-men định mức của motor: M (N.m) = 9550 × P (kW) / n (vòng/phút). Ví dụ motor 22kw 960 vòng/phút có M ≈ 219 N.m.
• Nhân hệ số an toàn phanh: cơ cấu nâng thường chọn mô-men phanh lớn hơn khoảng 1,5 – 2 lần mô-men cần giữ tải quy về trục motor (tùy chế độ làm việc của cầu trục). Với motor 22kw, phanh cần khoảng 330 – 440 N.m trở lên, chọn phanh 300 bầu Ed 50/6 hoặc Ed 80/6.
• Kiểm tra đường kính tang phanh: tang phải khớp khớp nối – tang phanh trên trục motor hoặc hộp số.
• Chọn bầu thủy lực: bầu lớn hơn cho phép tăng lực lò xo và mô-men phanh, nhưng nặng hơn và cần không gian lắp lớn hơn.
• Xét môi trường: ngoài trời, nhiệt độ thấp hay cao, bụi kim loại sẽ ảnh hưởng tới loại dầu bầu thủy lực và vật liệu má phanh.

8. Ưu điểm của phanh thủy lực so với phanh điện từ

• Đóng – mở êm nhờ dầu giảm chấn, giảm va đập lên hộp số và kết cấu cầu trục.
• Lực mở lớn, ổn định, không bị nóng cuộn hút như nam châm điện khi đóng cắt dày.
• Không phát tiếng "cạch" mạnh và ít hao điện hơn khi giữ mở trong thời gian dài.
• Dải mô-men phanh rộng, dễ điều chỉnh bằng lò xo.
• Bầu thủy lực và má phanh dễ thay thế, lắp lẫn theo tiêu chuẩn.

9. Câu hỏi thường gặp về phanh cầu trục

• Phanh cầu trục 200, 300, 400, 500 nghĩa là gì? Con số là đường kính tang phanh tính bằng mm. Phanh 300 dùng tang phanh Ø300 mm; tang càng lớn thì cánh tay đòn càng dài và mô-men phanh càng cao.
• Ký hiệu Ed 80/6 trên bầu thắng có ý nghĩa gì? Ed là bầu đẩy thủy lực; 80 tương ứng lực đẩy khoảng 800 N, 6 tương ứng hành trình cần đẩy 60 mm. Khi thay bầu mới phải chọn đúng lực đẩy và hành trình để càng phanh mở đủ.
• Phanh cầu trục là loại thường đóng hay thường mở? Thường đóng. Khi không có điện, lò xo luôn ép má phanh vào tang để giữ tải; chỉ khi cấp điện cho bầu thủy lực hoặc nam châm thì phanh mới mở. Đây là yêu cầu an toàn bắt buộc với thiết bị nâng.
• Mô-men phanh bao nhiêu là đủ cho cơ cấu nâng? Mô-men phanh thường phải lớn hơn khoảng 1,5 – 2 lần mô-men do tải danh định quy về trục lắp phanh, tùy chế độ làm việc của cầu trục. Chọn quá nhỏ dễ trượt tải, quá lớn gây dừng giật, mòn bánh răng.
• Phanh thủy lực và phanh điện từ cầu trục khác nhau thế nào? Phanh thủy lực mở bằng bầu đẩy dầu nên êm, lực lớn, chịu đóng cắt dày. Phanh điện từ mở bằng nam châm nên tác động nhanh, gọn nhưng va đập mạnh và cuộn hút dễ nóng khi đóng cắt liên tục.
• Có thể dùng chung phanh 300 cho motor 11kw và 22kw không? Được, vì phanh 300 có dải mô-men rộng; chỉ cần chọn bầu Ed phù hợp và chỉnh lực lò xo theo mô-men cần thiết. Với motor nhỏ nên chỉnh lực lò xo thấp để dừng êm.
• Vì sao cầu trục bị trôi tải, tụt móc sau khi dừng? Thường do lò xo phanh yếu hoặc chỉnh lực quá thấp, má phanh mòn hoặc dính dầu mỡ, tang phanh bị mòn lõm, khe hở má phanh lớn, hoặc bầu thủy lực không hạ hết khiến má không ép đủ lực.
• Vì sao phanh cầu trục không nhả hoặc nhả chậm? Nguyên nhân hay gặp: bầu thủy lực mất pha hoặc cháy motor bầu, thiếu dầu trong bầu, dầu quá đặc khi trời lạnh, lò xo chỉnh quá căng so với lực đẩy của bầu, hoặc thanh truyền bị kẹt gỉ.
• Bầu thắng thủy lực dùng điện bao nhiêu volt? Phổ biến là 3 pha 380V, 50Hz, cấp điện song song với motor cẩu trục để nhả phanh cùng lúc motor chạy. Một số cầu trục dùng nguồn 220V hoặc 660V nên cần kiểm tra tem trước khi thay.
• Phanh cầu trục mở trong bao lâu, có ảnh hưởng khi nâng tải không? Bầu thủy lực mở phanh trong khoảng 0,3 – 0,5 giây. Thời gian này đủ ngắn để motor không bị kéo rê, đồng thời giúp tải được nhấc lên êm, không giật cáp.
• Có thể thay bầu thủy lực Ed 50/6 bằng Ed 80/6 không? Có thể nếu cùng hành trình và kích thước lắp, nhưng lực đẩy lớn hơn cho phép tăng lực lò xo. Nếu giữ nguyên lò xo cũ thì mô-men phanh không đổi, chỉ có lực mở dư.
• Má phanh cầu trục làm bằng vật liệu gì? Má phanh thường là vật liệu ma sát tổng hợp không amiăng, chịu nhiệt cao, hệ số ma sát ổn định, được tán hoặc bắt vít lên guốc phanh. Má phanh tốt giữ mô-men ổn định khi phanh nóng.
• Phanh cầu trục có dùng được ngoài trời, trời lạnh không? Được, nhưng nên có mái che để tránh mưa làm gỉ thanh truyền và giảm ma sát má phanh. Khi nhiệt độ thấp nên dùng dầu bầu thủy lực có độ nhớt phù hợp để phanh nhả kịp.
• Phanh cầu trục kêu rít khi chạy là do đâu? Thường do má phanh chưa tách hết khỏi tang (khe hở không đều, bầu đẩy yếu), tang phanh đảo, hoặc má phanh mòn tới đinh tán làm cọ kim loại.
• Có dùng phanh cầu trục cho băng tải, tời kéo được không? Được. Phanh thủy lực YWZ hay được dùng cho băng tải dốc, tời kéo, máy nghiền để chống trôi ngược và dừng chính xác, miễn là chọn đúng mô-men phanh theo motor.

Để đồng bộ cụm truyền động, xem thêm motor cẩu trục, hộp giảm tốc cầu trục ZQ và danh mục thiết bị cầu trục.