Kiểm định và tính toán an toàn dây cáp

Kiểm định dây cáp là kiểm tra và tính toán sao cho chúng đạt mức an toàn lao động. Ngày nay dây cáp được dùng nhiều trong các nhà máy, xí nghiệp. Nhưng vấn đề an toàn nhiều nơi chưa thật sự quan tâm đúng mức. Hôm nay kiemdinh.info xin trình bày cách tính toán cũng như kiểm tra an toàn dây cáp thép như sau:

Dây cáp thép là một vật thể phức tạp, trong đó các sợi được bố trí dưới các góc nâng khác nhau so với đường tâm cáp. Nếu cho dây cáp quấn qua một ròng rọc hay tang, và chịu một lực kéo nào đó thì các sợi riêng rẽ của nó chịu những loại ứng suất rất khác nhau:
– Xoắn do dây cáp được bện từ những sợi thẳng.
– Uốn do dây cáp quấn lên ròng rọc hay tang.
– Dập do áp lực của các sợi kề nhau và do tiếp xúc giữa các sợi ngoài với bề mặt rãnh ròng rọc hay tang.
– Kéo do tác dụng của lực kéo hay của trọng lượng vật nâng.
Các ứng suất này phụ thuộc vào đường kính, số sợi, số tao, góc nâng của các sợi trong tao và của số tao trong sợi cáp, vật liệu của lõi và của cáp, độ bện chặt, kiểu bện, ma sát giữa các sợi riêng rẽ V.V….

Ánh hưởng của tất cả các yếu tô này không thể biểu diễn trong một công thức nào đó. Nhiều công trình nghiên cứu và thực nghiệm cho thấy độ bền lâu của cáp phụ thuộc vào các yếu tố chính là lực căng cáp lớn nhất smax và tỷ số’ giữa đường kính ròng rọc hay tang với đường kính
cáp.
Trong quá trình làm việc, sự thay đổi tải trọng thường xuyên có tác dụng làm mỏi vật liệu sợi và một trong những nguyên nhân phá hỏng dây cáp khi dùng chúng lậu trên máy trục. Độ mòn của các sợi ở chỗ tiếp xúc nhau và ở chỗ tiếp xúc của các sợi với bề mặt rãnh tang hay ròng rọc cũng làm tăng thêm hiện tượng mỏi.
Điều kiện làm việc cũng có ảnh hưởng đến độ bền lâu của dây cáp. Bụi sắc cạnh trong không khí bám vào dây cáp, làm tăng độ mòn của các sợi, hơi axít và hơi kiềm trong các phân xưởng, hóa chất và nước biển làm tăng độ gỉ của sợi, nhiệt độ cao trong các phân xưởng luyện kim làm giảm điều kiện bôi trơn và làm cho các sợi mau mòn. Sự xoắn của vật nâng khi máy trục làm việc làm tăng thêm ma sát giữa dây cáp với rãnh ròng rọc và ma sát giữa dây cáp với nhau. Tất cả những điều đó làm giảm thời gian phục vụ của dây cáp.
Hiện nay dây cáp được tính toán theo lực kéo đứt. Để chọn kích thước của cáp theo tiêu chuẩn người ta xác định lực kéo đứt cáp rồi so sánh với lực kéo đứt cáp cho phép trong bảng, từ đó chọn được đường kính dây cáp thích hợp. Lực kéo dứt cáp tính theo công thức:

kiểm định dây cáp - hình 1

trong đó: n – hệ số an toàn, lây theo bảng 3.1.
Chú ý: do sự phân bố không đều ứng suất kéo và uốn trong các sợi của dây cáp và vì trục của các sợi, của tao và của dây cáp không trùng nhau, nên lực kéo đứt toàn dây cáp bao giờ cũng nhỏ hơn tổng lực kéo đứt của các sợi.
Ngoài hệ số an toàn, độ bền lâu của dây cáp còn tăng theo tỉ số đường kính ròng rọc hay đường kính tang trên đường kính cáp.
Trong các tời để nâng người trong mọi trường hợp không được dùng dây cáp có đường kính nhỏ hơn 7 mm.
Phương pháp tính dây cáp theo lực kéo đứt là phương pháp quy ước, vì nó không phản ánh được điều kiện làm việc thực của dây cáp và không xác định được độ bền lâu của cáp. Thực tế độ bền lâu của cáp phụ thuộc nhiều vào chế độ làm việc. Độ bền lâu của cáp phụ thuộc vào số ìần uốn củá dây cáp trên ròùg rọc và tang, mà phương pháp tính trên

không kể đến số lần uốn này. Hệ số an toàn trong công thức (3.1) không phản ánh ý nghĩa vật lý của quá trình phá hỏng cáp.

Công dụng cửa dây cápChế độ làm việcHệ số n
Nâng vật và nâng cầnQuay tay4,0
Nhẹ5,0
Trung bình5,5
Nặng, rất nặng6,0
Dây, gầu ngoạm:
– Gầu ngoạm một dây và mô td5,0
– Gầu ngoạm một cơ cấu dẫn động5,0
– Gầu ngoạm hai cơ cấu dẫn động (với giả thiết trọng lượng gầu và vật liệu phân đều trên các nhánh dây)6,0
Dây giữ cần, giữ vật3,5
Dây để lắp ráp máy trục4,0
Dùng để nâng người9,0

Với cùng một hệ số an toàn các kết cấu dây cáp khác nhau trong cùng một điều kiện làm việc có thời hạn sử dụng khác nhau, nghĩa là ứng suất thực trong dây cáp phụ thuộc vào kết câu của nó, và vì thế hệ số an toàn không phải là một đặc tính toàn diện nói lên sự làm việc của dây cáp.
Trong thời gian hiện nay có những phương pháp tính toán và kiểm định dây cáp cho phép xác định kích thước của dây cáp, đường kính của ròng rọc và tang không những phụ thuộc vào lực kéo mà còn phụ thuộc vào ứng suất uốn, những đặc tính của kết cấu dây cáp, kiểu máy trục và độ bền lâu cần thiết của dây cáp. Tuy nhiên các phương pháp tính trên rất phức tạp và vì thế phương pháp tính được dùng chủ yếu hiện nay là phương pháp tính dây cáp theo lực kéo đứt.
Trong quá trình làm việc sự phá hỏng vì mỏi của cáp không xảy ra tức thời, mà phát triển dần dần. Vì vậy khi có những sợi cá biệt đầu tiên bị đứt, điều ấy chỉ báo hiệu quá trình phá hỏng cáp bắt đầu, nhưng chưa cần vội vàng thay cáp mới vì số’ sợi trong cáp còn nhiều và hệ số’

an toàn về bền khá cao. Nếu sô sợi bị đứt trong một bước bện cáp chưa vượt quá trị sô cho trong bảng 3.2 thì cáp vẫn còn có thể làm việc an toàn.
Bảng 3.2. Giới hạn số sợi cáp bị đứt, cho phép trên chiều dài một bước

Kết câucáp
Hệ số an toàn6×19 =114 sợi6×37 = 222 sợi
Bện xuôiBên chéoBên xuôiBện chéo
<66121122
67141326
78161530

3. Nối đầu cáp với các tiết máy khác
kiểm định dây cáp - hình 2
Cặp đầu cáp trên trục cần có vòng lót (H.3.5a chi tiết 1) để bảo vệ cho cáp tránh ứng suất dập lớn và khỏi bị chà xát vào trục. Vòng lót là một vòng khép có tiết diện hình máng, được gia công bằng cách rèn hay dập. Dạng của rãnh tương ứng với đường kính dây cáp. Dây cáp vòng qua vòng lót, nằm trong rãnh, một đầu nối với thân dây cáp bằng các cặp bu lông u (H,3.5a. chi tiết 2) hoặc bằng cách bện (H.3.5b,c). Trong

trường hợp kẹp chặt đầu cáp bằng bu lông, số bulông cặp được xác định theo tính toán, nhưng không được nhỏ hơn ba và chọn phụ thuộc vào đường kính dây cáp theo bảng say đây:

Đường kính dây cáp, mm11-1819-2425-3132-3435-3738-44
Số tấm cặp345678

Bước của các bulông cặp và chiều dài đầu cáp tự do cách bulông cặp ngoài cùng không nhỏ hơn sáu lần đường kính dây cáp.
Cách bện cáp: tháo tung đầu cáp, luồn các sợi vào thân cáp rồi dùng sợi thép quấn ngoài trên một đoạn dài lớn hơn 20 lần đường kính cáp. Cách bện này tốn công và không chắc chắn nên ít dùng.
Cặp đầu cáp bằng ống côn có đổ chì khá bảọ đảm, (H.3.5d). Để cặp được, một đầu cáp xâu qua lỗ chẻ của ống côn bằng thép (không được dùng ống côn hàn hay bằng gang); tháo các sợi ở đầu cáp ra theo chiều dài bằng khoảng hai lần chiều dài ống côn, cắt bỏ lõi giữa, lau chùi các sợi bằng axít, và rửa lại trong nước ấm. Sau đó bẻ gập các sợi làm đôi, rút lại rồi đổ chì hay thiếc vào ống. Trước khi đổ chì hay thiếc vào ống, ống cần được nung nóng đến khoảng 100°c để chất lỏng điền đầy vào cả thể tích. Chú ý nếu nhiệt độ của chất đổ vào quá 400°c thì độ bền của các sợi bị giảm thấp. Nếu nhiệt độ của chất đổ lên đến 520°c độ bền của các sợi giảm 20%. Vì thế chỉ nên sử dụng những chất có nhiệt độ nóng chảy khoảng 330 – 360°c. ‘
Ngoài các biện pháp trên, cặp đầu cáp bằng cách dùng khóa chêm (H.3.5e) rất phổ biến và tiện lợi. Cách cặp cáp này nối và tháo rất nhanh, chỉ làm bằng tay, khống cần dụng cụ chuyên môn, nhưng rất bảo đảm.
Hi vọng với bài viết về kiểm định dây cáp cũng như cách tính toán độ bền của chúng. Chúng tôi đã mang lại một chút kiến thức về chúng. Và giải quyết được vấn đề của bạn./.

 

Add Comment