Trong quá trình phát triển công nghiệp của đất nước ta hiện nay, nhu cầu về tự động hóa đang là một trong những yếu tố được đặt ra hàng đầu. Điều này đảm bảo cho nhiều ngành công nghiệp có được thế đứng của mình trong điều kiện cạnh tranh khốc liệt của nền kinh tế thị trường ngày nay. Trong quá trình sản xuất, máy nâng chuyển đóng một vai trò rất quan trọng, đặc biệt trong những ngành công nghiệp năng. Máy nâng vận chuyển là cầu nối giữa các hạng mục công trình sản xuất riêng biệt, giữa các phân xưởng trong một nhà máy, giữa các máy trong một dây truyền.

Trong quá trình giảng dạy tại trường Cao đẳng nghề Cơ giới Ninh Bình nhóm tác giả đồng thời là các thầy cô giáo trực tiếp giảng dạy tại trường nhận thấy rằng: trong phần học về mô hình cần trục tháp hiện nay, học sinh chỉ được học, nghiên cứu lý thuyết, nguyên lý hoạt động của cần trục tháp; khi đi thực tập tại các doanh nghiệp học sinh cũng không trực tiếp được thực hiện trên máy. Với phương pháp học cũ này học sinh khó hình dung ngay được cấu tạo và nguyên lý làm việc của cần trục tháp. Nhà trường phải liên hệ được với các công trường xây dựng do sản xuất kinh doanh và đòi hỏi về an toàn và tiến độ công trình do đó khó khăn về thời gian và địa điểm thực tập, chi phí đi lại ăn ở của thầy và trò. Chính những bất cập đó đã thôi thúc nhóm tác giả chế tạo ra mô hình cần trục tháp thu nhỏ có cấu tạo, họat động như cần trục tháp, có đầy đủ các tính năng của cần trục tháp hiện đại. Giúp học sinh biết rõ về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của cần trục tháp và thực hành, rèn luyện các kỹ năng nghề trên mô hình đối với học sinh học nghề vận hành cần trục.

Mô hình cần trục tháp với kết cấu và tính năng, hoạt động như một cần trục tháp hiện đại được thu nhỏ. Với các cơ cấu nâng hạ tải, cơ cấu di chuyển xe con, cơ cấu quay, cơ cấu nâng hạ than tháp bằng thủy lực. hệ thống điều khiển thông qua lập trình trên PLC, hệ thống và thiết bị an toàn, đồng hồ chỉ báo tải trọng nâng, thiết bị giới hạn tải trọng nâng (tự động dừng cần trục khi tải trọng vượt quá mức cho phép ứng với tầm với cho trước), các cảm biến xác định vị trí xe con để từ đó xác định tầm với của cần trục. Công tác hành trình giới hạn chiều cao nâng móc (tự động dừng móc treo khi đạt chiều cao nâng lớn nhất) công tác giới hạn hành trình di chuyển xe con (giới hạn tầm với). Sử dụng điện xoay chiều U =220V, dùng biến tần để sử dụng động cơ ba pha giống với động cơ trên cần trục tháp. Bàn điều khiển cần trục tháp được đặt bên dưới với các tay cần điều khiển, đồng hồ hiển thị tải trọng nâng, các đèn báo làm việc của các cơ cấu, đèn báo giới hạn hành trình móc treo, xe con, đèn báo giới hạn tải trọng nâng chỉ báo trạng thái làm việc của cần trục cho người vận hành biết. Kết nối với máy tính để điều khiển và theo dõi hoạt động của cần trục tháp.

Trong mô hình này nhóm tác giả đã đưa ra 5 điểm sáng tạo mới: Thứ nhất, hệ thống điều khiển sử dụng các biến tần, lập trình điều khiển cần trục bằng phần mềm lập trình cho PLC S7-300 có kết nối với máy tính để điều khiển và theo dõi hoạt động của cần trục tháp. Thứ hai, sử dụng động cơ điện xoay chiều 3 pha như cần trục tháp thực tế thông qua biến tần từ nguồn điện xoay chiều 1 pha. Sử dụng nguồn điện xoay chiều một pha U=220V với công suất tiêu thụ điện 0,25kW/h so với mức tiêu thụ 32,8kW/h của cần trục tháp thực tế. Thứ ba, mạch hệ thống thủy lực được thiết kế với các đầu nối tháp lắp nhanh để thực hành đầu nối hệ thống điều khiển thủy lực. Điều khiển bằng tay cần điều khiển hoặc bằng công tắc điện. Thứ tư, thông qua các cảm biến từ để xác định vị trí xe con (để xác định tầm với) và cảm biến Loadcel xác định tải trọng nâng và hiển thị trên đồng hồ số, qua lập trình PLC để xử lý giá trị tải trọng nâng cho phép ứng với tầm với. Thứ năm là, cơ cấu nâng, hạ thân tháp với xy lanh piston thủy lực, hệ thống thủy lực được điều khiển bằng tay cần hoặc bằng công tắc điện (điều khiển bằng điện).

Sau một thời gian ứng dụng “Mô hình cần trục tháp”, có thể khẳng định rằng: đây là thiết bị hoạt động với đầy đủ các tính năng của một cần trục tháp thực tế sản xuất. Trong quá trình giảng dạy, giáo viên hoàn toàn chủ động được thời gian lên lớp và độc lập khi hướng dẫn luyện tập kỹ năng theo chương trình dạy nghề. Cũng qua việc đưa mô hình này vào giảng dạy sẽ giúp học sinh hiểu biết rõ về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và được èn luyện các kỹ năng vận hành cần trục tháp trên mô hình nhiều hơn. Từ đó học xong chương trình trên thiết bị họ sinh ra thực tế không bị bỡ ngỡ, vận hành luôn được các cần trụ tháp thi công trên công trường đảm bảo quy trình vận hành và đảm bảo an toàn trong quá trình sản xuất.

Phạm Anh