Hình 2.11: Cơ cấu gỡ xoắn dây cho rịng rọc
Trên ròng rọc thường ghi thơng số về đường kính dây tối đa chạy trên ròng rọc và tải trọng tối đa của rịng rọc. Ví dụ hình… ghi đường kính dây tối đa là 13mm, tải trọng neo tối đa 50kN, tải trọng trên dây tối đa 25kN.
34 Các loại ròng rọc thường sử dụng trong hoạt động cứu nạn, cứu hộ:
Loại 1 Loại 2 Loại 3
Hình 2.13: Các loại rịng rọc cứu nạn, cứu hộ
Ròng rọc loại 1: Ròng rọc đơn, chỉ ứng dụng trong các hệ thống đơn giản để chuyển hướng của lực kéo tải trọng
Ròng rọc loại 2: Ròng rọc kép, cho phép kết hợp với các ròng rọc động để tạo hệ cơ học linh hoạt
Ròng rọc loại 3: là ròng rọc được thiết kế với rãnh di chuyển rộng cho phép cả các nút chạy trên ròng rọc
* Đặc điểm của ròng rọc trong hoạt động cứu nạn, cứu hộ
- Đặc điểm khi sử dụng:
Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất sử dụng ròng rọc bao gồm;
+ Kích thước của bánh xe và đường kính rãnh của rịng rọc, đường kính rãnh càng lớn thì ma sát cũng lớn hơn do dây tiếp xúc nhiều hơn với bánh xe. Để đảm bảo u cầu an tồn khi sử dụng rịng rọc, nên chọn rịng rọc có đường kính rãnh trên bánh xe (d) gấp tối thiểu 3 lần so với đường kính dây chạy trên rịng rọc. Một số nhà sản xuất thường ghi đường kính ngồi của bánh xe (OD - overall diameter) trên đĩa quay nên dễ gây hiểu nhầm.
+ Bán kính uống cong của dây, dây bị uốn cong càng nhiều khả năng truyền lực sẽ giảm.
35 + Góc giữa véc tơ tải trọng và véc tơ lực kéo, nếu thiết lập hệ thống rịng rọc để góc giữa 2 véc tơ lực là 1800 thì hiệu suất là tốt nhất.
+ Khi thiết lập hệ ròng rọc tránh cho các sợi dây không cọ sát hoặc bị xoắn dây cũng làm giảm hiệu suất của ròng rọc. (Để giảm xoắn dây trên hệ ròng rọc có thể sử dụng).
- Đặc điểm về độ bền kéo của ròng rọc:
Rọc rọc cứu nạn, cứu hộ có đường kính bánh xe từ 1,5 inch cho tới 4 inch, độ bền kéo tối đa của ròng rọc là khoảng 8000 lbs (khoảng 36 kN).
2.2. Các ứng dụng bổ sung của hệ ròng rọc
2.2.1. Tạo cơ cấu hãm khi dây bị tuột
a. Tác dụng
Khi thiết lập hệ thống ròng rọc để kéo, thả các tải trọng, để đề phòng trường hợp dây bị tuột, hoặc có lực đột ngột tác dụng lên dây chịu lực chính thì cần thiết lập hệ thống chống tuột, đứt hoặc lực đột ngột tác dụng lên dây chính để tăng độ an tồn cho hệ rịng rọc đó. Dựa trên cơ sở lý luận đó, cơ cấu hãm bằng dây được thiết lập bằng cách sử dụng các nút buộc để giữ dây lại.
b. Cách thiết lập, cách thức hoạt động
Cơ cấu hãm dây chịu lực được thiết lập bằng dây có kết cấu gồm 2 vịng dây có kích thước khác nhau, được móc nối trực tiếp với Móc khóa và đầu cịn lại nối với dây chịu lực chính qua nút số 5. Tác dụng của nút số 5 là siết và giữ dây lại trong trường hợp dây bị chịu lực đột ngột, việc sử dụng 2 vòng dây để thiết lập nhằm tăng độ tin cậy của hệ thống.
36 Cách thiết lập như sau:
Thứ tự thiết lập: Trục đứng móc khóa, vịng dây dài, vịng dây ngắn, rịng rọc, cách bố trí như vậy để đảm bảo móc khóa chịu lực tác dụng trên trục chính đảm bảo độ bền kéo ở mức tối đa, tránh chịu lực theo phương đối giác.
Dây được sử dụng làm dây hãm thường là dây 2 lớp, có độ đàn hồi tương đối để tăng khả năng chịu lực đột ngột, đường kính dây thường sử dụng là 8mm, đảm bảo về độ chụm của dây.
Vòng dây hãm được tạo bằng cách sử dụng các sợi dây có mầu tương phản để dễ phân biệt, có chiều dài khoảng 1,3 mét để tạo vòng dây hãm thứ nhất và khoảng 1,6 – 1,7 mét để tạo vòng dây hãm thứ 2, nối 2 đầu của mỗi sợi dây lại với nhau bằng nút nối dây số 3 sao cho chiều dài dây thừa khoảng 3,1 cm.
Hình 2.15: Cách tạo vịng dây hãm
Để đảm bảo hệ thống dây hãm có thể hoạt động khi cần thiết thì các nút buộc số 5 trên dây chịu lực chính phải được thực hiện đúng kỹ thuật, gắn vừa đủ chặt dây chịu lực và được theo dõi trong suốt quá trình sử dụng.
Khi hệ chuyển động bình thường, một chiến sỹ giữ để cho các nút số 5 chạy trên dây chịu lực chính, bằng cách thiết lập nút số 5 của vòng dây thứ nhất cách rịng rọc mơt khoảng vừa một ngón tay cái cịn nút số 5 của vòng dây thứ 2 sẽ cách nút số 5 của vịng dây thứ nhất khoảng cách bằng bốn ngón con nắm lại, khoảng cách này đảm bảo cho dây hãm có độ trùng vừa đủ. Khi dây chịu lực chính bị tuột ban đầu dưới lực kéo của tải trọng dây chịu lực chính sẽ chuyển động theo chiều ngược lại, lúc này nút số 5 của hệ thống dây hãm sẽ di chuyển cùng với dây chịu lực chính làm cho dây hãm thứ nhất căng ra theo phương chính của móc khóa, nút số 5 của vịng dây thứ nhất siết lấy dây chịu lực chính và níu dây lại, ngăn khơng cho dây tiếp tục chuyển động. Trước khi dây chịu lực chính dừng chuyển động, thì nút số 5 của dây hãm thứ nhất sẽ bị trượt trên đây chịu lực chính sinh ra lực ma sát làm nóng dây hãm thứ nhất, đồng thời khi dây bị đừng đột ngột thì sẽ sinh ra lực đàn hồi ở dây hãm có thể làm dây hãm thứ
37 nhất bị đứt, do đó cần có dây hãm thứ 2 để đảm bảo an toàn và tăng độ tin cậy cho hệ thống dây hãm.
2.2.2. Tạo điểm neo cho ròng rọc động trong hệ ròng rọc
a. Tác dụng
Một trong những chức năng của rịng rọc là tạo ra hệ cơ học có thể nâng được tải trọng với lực kéo nhỏ hơn so với trọng lượng của tải trọng bằng cách sử dụng các ròng rọc động, mỗi ròng rọc động được thêm vào thì cần có thêm 1 điểm neo để sử dụng ròng rọc này, trên lý thuyết thì điểm neo của rịng rọc động được bố trí trên tải, tuy nhiên trên thực tế việc bố trí điểm neo trên tải khơng phải lúc nào cũng thực hiện được trong hoạt động cứu nạn, cứu hộ do khoảng cách của tải với vị trí của lực lượng cứu nạn, cứu hộ. Bên cạnh đó, nếu điểm neo ròng rọc động được đặt vào tải trọng sẽ làm cho tải trọng bị dao động theo phương ngang nhiều hơn dẫn tới dây có thể cọ sát và mài mịn làm giảm cường độ chịu lực, cũng như độ ổn định của hệ ròng rọc.
Việc sử dụng cơ cấu hãm bằng dây sẽ làm giảm số lượng dây cần thiết sử dụng để di chuyển tải trọng và đảm bảo tính ổn định của hệ rịng rọc khi hoạt động.
b. Cách thiết lập, cách thức hoạt động
Dây neo ròng rọc động là được làm bằng sợi dây có đường kính 8 cm, thiết lập thành vòng dây, tạo một nút buộc số 5 trên dây chịu lực chính, vịng dây cịn lại móc vào rịng rọc động.khi kéo, dây neo rịng rọc di động có tác dụng giữ rịng rọc động trong khi dây chịu lực chính chuyển động mà vẫn giữ nguyên tính chất cơ học của hệ.
Hình 2.16: Cách thiết lập dây neo ròng rọc động
Nút buộc dây số 5 Vịng nối với rịng rọc
38
Hình 2.17: Sơ đồ thiết lập dây neo rịng rọc động
2.2.3. Thiết lập cơ cấu giải phóng tải trọng
a. Tác dụng
Cơ cấu giải phóng tải trọng được ứng dụng trong trường hợp trên chiều dài của dây có sử dụng các nút buộc dây, nối dây cần phải đưa qua ròng rọc, móc khóa hoặc các thiết bị hãm trong hệ, sử dụng cơ cấu giải phóng tải trọng có tác dụng chuyển tải tạm thời từ các thiết bị sang cơ cấu này để đưa phần dây nối hoặc có nút buộc qua thiết bị sau đó, trả lại tải trọng về dây chịu lực chính sau khi đã thực hiện xong thao tác này.
Ngoài ra, cơ cấu giải phóng tải trọng cịn được ứng dụng để thiết lập dây bảo hiểm khi thả tải trọng xuống dưới, nếu xảy ra tình huống rơi đột ngột của tải trọng, nhờ cơ cấu giải phóng tải trọng này sẽ giữ tải trọng lại tạm thời để ổn định hệ cơ học, sau đó trả lại tải trọng về dây chịu lực chính và tiếp tục thả xuống.
Rịng rọc cố định Móc khóa Cơ cấu hãm 𝑭 ⃗⃗ Rịng rọc động Tải trọng Điểm neo ròng rọc động Tải trọng Ròng rọc động Rịng rọc cố định Cơ cấu hãm Móc khóa 𝑭 ⃗⃗
39
b. Cách thiết lập, cách thức hoạt động
Cách thiết lập dây được thực hiện như sau:
Hình 2.18: Cách thiết lập cơ cấu giải phóng tải trọng
Cơ cấu giải phóng tải trọng được thiết lập bằng một sợi dây có đường kính 8 mm, có độ đàn hồi tương đối để hấp thụ được lực đột ngột, kết nối với 2 móc khóa, một móc khóa được móc vào điểm neo, móc khóa cịn lại được móc vào cơ cấu hãm dây (1 dây hoặc 2 dây) để neo vào dây chịu lực chính, nhắm giữ dây chịu lực chính trong trường hợp cần thiết.
Cụ thể, sử dụng cơ cấu giải phóng tải trọng được ứng dụng vào một số hệ thả tải dưới đây:
Trường hợp 1: Cho các nút trên dây chịu lực chính đi qua các thiết bị. Khi thả tải trọng mà trên đường dây chính có các nút thắt khơng thể đi qua được ròng rọc hoặc các thiết bị phanh, hãm chuyển động để tiếp tục thả tải trọng thì có thể sử dụng cơ cấu giải phóng tải trọng để di chuyển phần dây có nút buộc qua được các thiết bị.
40
Hình 2.19: Sơ đồ ứng dụng cơ cấu giải phóng tải trọng
Cụ thể, thiết lập cơ cấu giải phóng tải trọng kết hợp với cơ cấu hãm dây, trong đó, móc khóa ở chiều neo được móc vào dây neo, cịn móc khóa ở chiều tải được móc vào 2 vịng dây của cơ cấu hãm dây. Lúc này dây chịu lực chính được thả ra, dây chịu lực chính được giữ cố định bởi hệ thống giải phóng tải trọng kết hợp của cơ cấu hãm dây. Sau khi đưa phần nút thắt trên dây chịu lực chính qua thiết bị rồi thiết lập dây trở về ban đầu, lúc này dây chịu lực chính bị trùng do đó tải trọng chưa được chuyển về dây chịu lực chính, trong tình huống đó cơ cấu giải phóng tải trọng có tác dụng để nới rộng khoảng cách làm căng dây chịu lực chính, lúc này tải trọng lại chuyển về dây chịu lực chính. Cuối cùng chỉ cần tháo cơ cấu hãm dây ra là dây có thể tiếp tục chạy để thả tải trọng xuống. Khi cần bảo hiểm cho dây chịu lực chính thì có thể thiết lập lại cơ cấu hãm dây.
41 Trường hợp 2: Thiết lập đường dây bảo hiểm khi thả tải
Hình 2.20: Sơ đồ thiết lập dây bảo hiểm
Đường dây bảo hiểm trong trường hợp thả tải trọng xuống dưới được thiết lập bằng cách sử dụng một sợi dây chịu lực kết nối với điểm neo thơng qua cơ cấu hãm và cơ cấu giải phóng tải trọng, đồng thời dây bảo hiểm ln được giữ để trùng một đoạn khoảng từ 30 – 50 cm để toàn bộ tải trọng tác dụng lên dây chịu lực chính. Trong trường hợp dây chịu lực chính bị tuột, cơ cấu hãm dây sẽ giữ cho tải trọng không bị rơi xuống, lúc này toàn bộ tải trọng tác dụng vào đường dây bảo hiểm, để giải phóng đường dây bảo hiểm và chuyển tác dụng của tải trọng về dây chịu lực chính thì giữ cho dây chịu lực chính căng, sau đó nới rộng cơ cấu giải phóng tải trọng để dây bảo hiểm trở về trạng thái chùng ban đầu để tiếp tục thả tải trọng.
Dây sử dụng làm cơ cấu giải phóng tải trọng có đường kính 8mm, có độ đàn hồi tương đối để hấp thụ lực đột ngột, sức bền kéo của cơ cấu đảm bảo chịu được tải trọng tương đương dây chịu lực chính khi được gấp 3 lần.
42
2.3.4. Thiết lập điểm neo phụ
a. Tác dụng
Khi thiết lập hệ cơ học để di chuyển tải trọng thì điểm neo là vị trí chịu lực tác dụng lớn nhất trong hệ, đặc biệt trong quá trình hệ hoạt động, điểm neo là vị trí phải chịu lực liên tục nên nếu các điểm neo khơng được bảo hiểm thì cả hệ cơ học sẽ gặp phải nguy hiểm. Đối với các vật được sử dụng làm điểm neo như thân cây, ô tô, các cột, trụ bằng kim loại trong cơng trình, xe ơ tơ… dễ xảy ra trường hợp vật neo bị biến dạng, di chuyển theo chiều tác dụng của tải trọng tác dụng, do đó cần giảm lực tác dụng đối với các điểm neo được đặt trên các vật này bằng cách tạo ra một hệ dây kéo ngược chiều tải trọng gắn với một điểm neo phụ kéo điểm neo chính theo chiều ngược lại so với chiều kéo của tải trọng để giảm lực tác dụng lên điểm neo chính.
b. Cách thiết lập và cách thức hoạt động
Trường hợp 1:
Hình 2.21: Sơ đồ thiết lập điểm neo phụ ứng lực trước
Cách tạo điểm neo Cách tạo dây dự ứng lực
43 Các móc khóa được nối vào điểm neo bằng cách sử dụng các dây có bản rộng buộc xung quanh các điểm neo ít nhất 2 vịng, sau đó nối với nhau bằng cách nối dây bản rộng, sao cho phần nối của sợi dây nằm trên bề mặt chứa điểm neo, các vịng dây khơng chồng lên nhau.
Dây dự ứng lực được thiết lập bằng cách, tạo một nút số 8 ở đầu dây nối với Móc khóa số 3, kết nối móc khóa này vào dây neo trên neo phụ, đường dây đi qua móc khóa thứ nhất rồi quay lại móc khóa số 3, tiếp tục trở về móc khóa số 2 và được cố định tại móc khóa số 2. Sử dụng một cơ cấu hãm dây kết nối dây thứ 3 của hệ dây dự ứng lực với móc khóa số 2 để tránh dây bị tuột. Sử dụng phương pháp này, hệ dây dự ứng lực có khả năng chịu lực tốt vì dây có 3 đoạn cùng tham gia chịu lực, đồng thời lực đột ngột tác dụng lên hệ dự ứng lực sẽ nhanh chóng được hấp thụ và giữ ổn định cho cả hệ cơ học.
Trường hợp 2: Trên thực tế, không phải các điểm neo lúc nào cũng ở gần nhau để có thể sử dụng biện pháp trên, do đó, để tiết kiệm chiều dài dây thì cách thiết lập dây dự ứng lực có thể được thực hiện bằng ứng dụng cách thiết lập sau:
Hình 2.23: Sơ đồ thiết lập điểm neo phụ dự ứng lực
Khác so với biện pháp trên, đối với biện pháp này, chỉ có 1 dây chịu lực, Kết cấu hấp thụ lực đột ngột được thu ngắn khoảng cách lại.
44
Hình 2.24: Cách nối dây trực tiếp vào neo chính
Để đảm bảo độ bền kéo của dây dự ứng lực thay vì sử dụng dây bản rộng kết nối với móc khóa làm điểm neo trên neo chính thì dây dự ứng lực này được neo trực tiếp vào neo chính bằng cách cuốn ít nhất 3 vịng quanh neo chính (khi tạo vịng thì độ bền kéo giảm 1/3, do đó cần có 3 vịng để tăng độ bền kéo của cả hệ dây) sau đó đầu dây này được nối với móc khóa số 1 móc lại vào dây ứng lực theo phương vng góc, phương của dây dự ứng lực ngược chiều với phương tác dụng của tải tác động lên neo chính, việc sử dụng móc khóa thay cho nút buộc trên phần dây chịu lực sẽ tránh làm giảm 30% cường độ kéo của dây dự