Cầu trục dầm đơn và dầm đôi: Sự khác biệt là gì?

Thiết kế kết cấu và độ cứng vững của Cầu trục trên cao

Cấu hình dầm, giá đỡ xe con và độ ổn định ngang

Các cần cẩu cầu một dầm có chỉ một dầm chính với xe con treo bên dưới. Cấu hình này tiết kiệm không gian ở khu vực chiều cao đầu, nhưng lại không xử lý tốt các tải trọng nặng hoặc trọng lượng lệch tâm khi nói đến việc duy trì độ ổn định theo phương ngang. Các mẫu cần cẩu hai dầm hoạt động khác biệt hơn. Chúng sử dụng hai dầm song song để đỡ một xe con chạy phía trên. Toàn bộ cấu tạo tạo thành dạng hộp cứng vững, giúp chống lại hiện tượng xoắn và giảm chuyển động qua lại trong quá trình nâng – điều rất quan trọng khi thực hiện các thao tác nâng chính xác. Đối với hầu hết các ứng dụng tiêu chuẩn, các dầm thép cán sẵn sẽ hoạt động tốt. Tuy nhiên, khi làm việc với các nhịp dài trên 30 mét, các dầm hộp được chế tạo bằng cách hàn các tấm thép lại với nhau sẽ mang lại độ cứng vững tốt hơn nhiều. Vị trí lắp đặt xe con cũng tạo nên sự khác biệt lớn. Các hệ thống hai dầm với xe con chạy trên đỉnh giữ cho ray dẫn hướng được căn chỉnh đúng mà không bị trôi. Trong khi đó, các hệ thống một dầm với xe con treo dưới thường có xu hướng lệch khỏi đường trung tâm theo phương ngang và cần được điều chỉnh thường xuyên để duy trì vị trí giữa.

Điều Khiển Độ Võng và Khả Năng Tương Thích Theo Cấp Độ Làm Việc (M3–M6)

Độ võng dọc của một cầu khi chịu tải, được gọi là độ lệch, đóng vai trò quan trọng trong việc xác định cả độ an toàn và tuổi thọ thiết bị trước khi cần thay thế. Hầu hết các cần trục dầm đơn thường có độ võng khoảng L/450, điều này làm giới hạn phạm vi sử dụng chủ yếu ở các hạng nhẹ như M3 và M4, nơi số lần nâng hàng năm dưới 5.000 lần. Các hệ thống dầm kép cung cấp khả năng kiểm soát tốt hơn, thường giữ độ võng dưới L/800 nhờ các đặc điểm như hai đường truyền tải riêng biệt, cấu trúc gia cường thành bụng chắc chắn hơn và dự phòng tích hợp. Điều này khiến chúng phù hợp với các hoạt động nặng hơn thuộc cấp M5 và M6 với trên 20.000 lần nâng mỗi năm. Xét một trường hợp điển hình: một cần trục dầm kép 25 tấn với khẩu độ 40 mét chỉ bị võng tối đa 50mm ngay cả khi đầy tải, đáp ứng mọi tiêu chuẩn ISO 8686-1 về xử lý tải di chuyển. Các thử nghiệm về mỏi nhiệt cho thấy các mẫu dầm kép này có thể thực hiện nhiều hơn khoảng 65% chu kỳ làm việc so với các thiết lập dầm đơn tương tự trước khi xuất hiện dấu hiệu mài mòn, đó là lý do vì sao chúng được ưu tiên sử dụng trong các môi trường yêu cầu vận hành nâng hạ liên tục và nặng.

Khả năng tải, nhịp và hiệu suất chiều cao móc

Phạm vi nâng và giới hạn nhịp: Dầm đơn (≤20t) so với dầm đôi (20t–200t+)

Các cần cẩu dầm đơn hoạt động tốt nhất khi xử lý các tải trọng lên đến khoảng 20 tấn, với chiều dài nhịp thường không vượt quá 30 mét. Những loại này thường được sử dụng tại những nơi tiến hành các thao tác nhẹ hơn như các cơ sở sản xuất nhỏ, kho phân phối và các công việc lắp ráp cơ bản. Mặt khác, các mẫu cần cẩu dầm đôi có thể xử lý trọng lượng nặng hơn nhiều, bắt đầu từ 20 tấn cho đến trên 200 tấn, đồng thời cũng có khả năng vận hành ở khoảng cách dài hơn do trọng lượng được phân bổ giữa hai bộ phận cấu trúc chính. Cách thức mà các cần cẩu này phân bố lực làm cho chúng có khả năng giữ độ võng dưới L/1000 ngay cả khi mang tải toàn phần, từ đó đáp ứng được các yêu cầu nghiêm ngặt theo tiêu chuẩn ISO 16881 năm 2022. Nhờ lợi thế về hiệu suất này, nhiều ngành công nghiệp bao gồm các nhà máy thép, xưởng đóng tàu và các nhà máy chế tạo máy móc lớn thường lựa chọn loại dầm đôi dù chi phí ban đầu cao hơn.

Độ Cao Thông Thủy và Các Khoản Đánh Đổi: Yêu Cầu Về Không Gian Đầu và Chiều Cao Móc Hiệu Quả

Cách chúng tôi lắp đặt các dầm thép đó tạo nên sự khác biệt lớn khi nói đến giới hạn không gian theo chiều đứng. Với các cần cẩu một dầm, chúng tôi thường tiết kiệm được khoảng 18 đến 30 centimét chiều cao vì palăng được đặt phía dưới dầm chính. Điều này giúp tăng khả năng vươn của móc trong các nhà xưởng có trần không quá cao. Ngược lại, hệ thống hai dầm yêu cầu đường ray cao hơn nhưng cho phép xe con di chuyển tự do giữa hai dầm. Điều này trở nên rất quan trọng khi xử lý các tải trọng cồng kềnh như các bộ phận tuabin hoặc các cấu kiện xây dựng tiền chế. Chắc chắn, các hệ thống hai dầm này làm giảm chiều cao sử dụng của móc khoảng 12 đến 18 inch so với loại một dầm, nhưng nhiều kho hàng nhận thấy khả năng nâng thêm theo chiều đứng là đáng giá trong các không gian cao hơn. Một nghiên cứu gần đây từ Viện Xử lý Vật liệu cũng xác nhận điều này. Tuy nhiên, trước khi đưa ra quyết định cuối cùng, kỹ sư hiện trường luôn cần kiểm tra ba yếu tố đầu tiên: chiều cao thực tế của công trình, khoảng cách mà móc cần di chuyển, và hình dạng cụ thể của các tải trọng.

Tổng chi phí sở hữu và tích hợp cơ sở

Đầu tư ban đầu, nhu cầu hỗ trợ kết cấu và độ phức tạp khi lắp đặt

Khi xem xét tổng chi phí sở hữu đối với các cần cẩu cầu treo, hầu hết mọi người thường quên mất tất cả các khoản chi phí ẩn phát sinh sau mua sắm ban đầu. Các mẫu dầm đơn thường có giá từ 15.000 đến 50.000 USD. Những mẫu này phù hợp với các công việc thỉnh thoảng hoặc các nhiệm vụ nâng nhẹ. Nhưng đây là điểm quan trọng – chúng không được thiết kế để xử lý các hoạt động nặng trong thời gian dài. Thiết kế kết cấu hạn chế khả năng của các cần cẩu này trong các môi trường công nghiệp khắc nghiệt hơn. Các hệ thống dầm đôi có giá từ 30.000 USD đến hơn 200.000 USD. Dĩ nhiên, chúng yêu cầu nhiều vốn hơn ban đầu, nhưng lại có tuổi thọ lâu hơn và cần ít sửa chữa hơn trong suốt vòng đời sử dụng. Các cơ sở hoạt động trong điều kiện M5 hoặc M6 sẽ thấy các hệ thống này đáng tin cậy hơn nhiều hàng ngày mà không bị hỏng hóc liên tục.

• Thay đổi kết cấu : Các hệ thống dầm đôi thường yêu cầu các cột gia cố, nền móng sâu hơn và các dầm chạy được nâng cấp – làm tăng thêm 20–40% chi phí lắp đặt so với các hệ thống dầm đơn chỉ cần nâng cấp cơ sở hạ tầng tối thiểu.
• Tác động đến chiều cao thông thủy : Thiết kế dầm đơn bảo tồn không gian theo phương đứng; các hệ thống dầm đôi làm giảm chiều cao móc sử dụng được, ảnh hưởng đến sự linh hoạt trong bố trí tại các nhà xưởng bị giới hạn không gian.
• Bảo trì & Tuổi thọ : Các cần trục dầm đôi thể hiện tỷ lệ hỏng hóc và tần suất sửa chữa thấp hơn đáng kể theo thời gian, đặc biệt trong các ứng dụng hoạt động nhiều chu kỳ – bù đắp chi phí đầu tư ban đầu cao hơn trong vòng 3–5 năm đối với các ứng dụng M5/M6.

Việc tích hợp điện, căn chỉnh đường chạy và độ phức tạp khi vận hành cũng ảnh hưởng đến tổng chi phí sở hữu (TCO). Việc đánh giá toàn diện – tính đến chu kỳ làm việc, tuổi thọ dự kiến và khả năng thích ứng của cơ sở – sẽ ngăn ngừa các cải tạo tốn kém và đảm bảo sự phù hợp tối ưu giữa hiệu suất cần trục và nhu cầu vận hành.

Phù hợp theo từng ứng dụng cho Cầu trục trên cao

Lựa chọn loại dầm phù hợp với chu kỳ làm việc, ứng dụng trong ngành và yêu cầu vận hành

Việc lựa chọn hệ thống dầm phù hợp phụ thuộc vào nhiều yếu tố liên quan đến nhau, bao gồm mức độ nặng của chu kỳ làm việc theo tiêu chuẩn ISO 4301, loại môi trường và tải trọng mà ngành công nghiệp phải đối mặt, cũng như các hạn chế tại cơ sở. Các mô hình dầm đơn hoạt động tốt nhất cho các nhiệm vụ từ M3 đến M4, thường thấy ở những nơi như kho bãi, các công đoạn lắp ráp nhẹ hoặc các hoạt động đóng gói, nơi mà tiết kiệm chi phí là quan trọng, tối ưu không gian là cần thiết và xử lý các tải trọng trung bình là đủ. Ngược lại, các hệ thống dầm đôi được thiết kế đặc biệt cho các ứng dụng nặng hơn, xếp hạng từ mức M5 đến M6. Những hệ thống này mang lại độ bền kết cấu cao hơn, chống chịu mài mòn tốt hơn và có khả năng xử lý các tải trọng lớn hơn, đáp ứng nhu cầu của các ngành như nhà máy sản xuất thép, xưởng đóng tàu và cả những ngành tham gia sản xuất các bộ phận máy bay.

Bối cảnh vận hành tiếp tục làm rõ lựa chọn:

• Môi trường nhiệt độ cao : Các xưởng đúc hoạt động trên 400°C yêu cầu cần trục hai dầm với vật liệu chịu nhiệt và dự phòng giãn nở nhiệt.
• Định vị Chính Xác : Lắp ráp ô tô và điện tử được hưởng lợi từ tính linh hoạt và quán tính thấp hơn của hệ thống cần trục một dầm – đặc biệt khi tích hợp với palăng chống lắc hoặc palăng điều khiển servo.
• Hạn chế về không gian : Các xưởng hẹp hoặc dự án cải tạo ưu tiên cần trục một dầm do yêu cầu chiều cao thông thủy và tải trọng cột tối thiểu.

Hướng dẫn Ứng dụng Ngành :

Chiều cao cơ sở, mức độ sẵn sàng cho tự động hóa (ví dụ: tích hợp với PLC hoặc phần mềm quản lý cần cẩu) và khả năng tiếp cận để bảo trì cũng ảnh hưởng đến tính phù hợp. Như đã nêu trong nghiên cứu năm 2023 của Viện Xử lý Vật liệu, 68% sự cố vận hành liên quan đến cần cẩu có thể tránh được bắt nguồn từ việc lựa chọn dầm không phù hợp – điều này nhấn mạnh rằng độ tin cậy lâu dài được xác định bởi thiết kế kỹ thuật phù hợp với ứng dụng, chứ không chỉ dựa trên sức chịu tải hay ngân sách.

Các câu hỏi thường gặp

Sự khác biệt giữa cần cẩu dầm đơn và cần cẩu dầm đôi là gì?

Cần cẩu dầm đơn có một dầm chính, phù hợp với các tải trọng nhẹ hơn lên đến 20 tấn và tiết kiệm không gian chiều cao, trong khi cần cẩu dầm đôi có hai dầm cho phép nâng tải trọng nặng hơn 200 tấn và mang lại độ ổn định tốt hơn cùng khẩu độ rộng hơn.

Những loại cần cẩu này có những hệ lụy về chi phí như thế nào?

Cần cẩu dầm đơn dao động từ 15.000 đến 50.000 USD và có chi phí hiệu quả cho các nhiệm vụ nhẹ, trong khi cần cẩu dầm đôi có thể vượt quá 200.000 USD nhưng mang lại độ tin cậy cao và chi phí bảo trì thấp hơn trong các hoạt động nặng.

Khi nào tôi nên chọn hệ thống dầm đôi?

Các hệ thống dầm đôi rất phù hợp cho các cơ sở xử lý tải trọng nặng, yêu cầu độ ổn định cao, độ võng tối thiểu và khả năng vượt nhịp dài, đặc biệt trong các ngành như gia công thép và lắp ráp hàng không vũ trụ.

Chiều cao nhà xưởng ảnh hưởng thế nào đến việc lựa chọn loại cần trục?

Các hệ thống dầm đơn tiết kiệm chiều cao và phù hợp với không gian trần thấp, trong khi các cần trục dầm đôi yêu cầu nhiều khoảng trống theo chiều dọc hơn nhưng cho phép chiều cao móc nâng lớn hơn trong các không gian cao.