Phần 3: Các loại cáp tải thang máy: Có nên chọn cáp thép tròn bọc nhựa PU?

Ba nhóm công nghệ cáp tải thang máy phổ biến

Phân loại theo cách dễ nhận biết đối với người tiêu dùng, phương tiện treo trong thang máy hiện nay có thể chia thành ba nhóm chính phổ biến:

1. Cáp thép tròn truyền thống - steel wire ropes;

2. Cáp thép cường độ cao bọc elastomer (*) - Elastomeric coated ropes - steel wire;

3. Cáp tải dẹt/cáp đai bọc elastomer  - Elastomeric coated belts.

(*) Elastomer là tên gọi chung của bất cứ loại vật liệu tổng hợp hay tự nhiên có đặc tính đàn hồi như cao su. Trong ứng dụng thang máy, các nhà sản xuất thường sử dụng vật liệu polyurethane (PU), loại nhựa tổng hợp có độ bền cao.

1. Có nên chọn công nghệ cáp thép cường độ cao bọc elastomer/PU (Elastomeric coated ropes - steel wire) cho thang máy không?

Cáp thép cường độ cao bọc elastomer là loại cáp tải có tiết diện tròn, bên trong gồm các sợi thép cường độ cao bện thành tao cáp, bên ngoài được bao phủ bởi một lớp vật liệu đàn hồi. Polyurethane, viết tắt là PU, là vật liệu bọc được sử dụng phổ biến trong nhóm các công nghệ cáp bọc nhựa.

Phần thép bên trong là thép cường độ cao cố ưu điểm bền hơn và chịu tải lớn hơn so với cáp thép truyền thống. Dù vậy, kết cấu thường cứng hơn thép truyền thống, trường hợp tiếp xúc trực tiếp với puly sẽ gây mài mòn nhanh chóng. Do đó, loại cáp này được bọc thêm lớp PU bên ngoài tạo bề mặt tiếp xúc với rãnh puly, ngăn các sợi thép tiếp xúc trực tiếp với puly và hạn chế bụi, hơi ẩm xâm nhập từ bên ngoài.

So với cáp thép truyền thống, cáp thép cường độ cao bọc elastomer/PU có độ bền cao hơn, đường kính dây cáp nhỏ hơn, nhẹ hơn so với cáp thép truyền thống. Tỷ lệ D/d của puly giảm xuống đến 25:1.

Công nghệ cáp thép cường độ cao bọc elastomer/PU được các nhà sản xuất thang máy lớn ứng dụng như Thang máy Orona (Tây Ban Nha) với công nghệ cáp Orona SDR E, SDR SES – Small Diameter Rope; hay sau đó là Kone với cáp EcoRope.

Tập đoàn Orona đã nghiên cứu cáp đường kính nhỏ từ năm 2000. Sau quá trình thử nghiệm, cáp SDR đã chính thức lần đầu được đưa ra thị trường năm 2003, hiện vẫn đang được ứng dụng và phát triển rộng rãi cho các dòng sản phẩm thang máy của hãng.

Loại cáp thép SDR (Small Diameter Rope – Thép đường kính nhỏ) được Orona phát triển dùng thép cường độ cao với cường độ trên 2800 N/mm2, so với dòng cáp thép thông thường dùng cường độ 1570 N/mm2.

Toàn bộ dây cáp được phủ có đường kính 6,5mm và tải trọng đứt tối thiểu cao hơn khoảng 60% so với dây cáp thông thường có cùng đường kính. Qua đó, Orona có thể giảm được đường kính puly máy kéo, tối ưu không gian đặt máy, tăng diện tích cabin.

Bên cạnh các nhà sản xuất thang máy nguyên chiếc, các thương hiệu chuyên sản xuất máy kéo như Ziehl Abegg cũng phát triển các dòng máy kéo ứng dụng công nghệ cáp này.

Ngoài lõi thép cường độ cao, loại cáp tải tròn bọc PU còn sử dụng các lõi khác như sợi aramid do Schindler phát triển dưới tên gọi Schindler Aramid. Cáp sợi aramid của Schindler là một công nghệ khác vì phần tử chịu lực được làm từ sợi tổng hợp, không phải lõi thép.

2. Ưu điểm của cáp thép cường độ cao bọc elastomer/PU:

Cáp thép tròn bọc PU kết hợp kết cấu cáp cường độ cao có đường kính nhỏ với lớp phủ có độ bám cao. Nhờ đường kính cáp và puly được thu nhỏ, mô-men yêu cầu của máy kéo giảm, cho phép sử dụng động cơ và biến tần nhỏ hơn. Điều này giúp tiết kiệm không gian giếng thang, tăng diện tích cabin và đặc biệt phù hợp với thang không phòng máy hoặc công trình có mặt bằng hạn chế.

Ví dụ, cáp truyền thống đường kính 8 mm yêu cầu puly tối thiểu 320 mm; còn cáp thép tròm bọc PU đường kính 6,5 mm có thể kết hợp với puly 120 mm trong các thiết kế đã được kiểm tra, chứng nhận. Ở cùng tốc độ cabin, puly nhỏ khiến động cơ quay nhanh hơn và trong một số cấu hình có thể làm việc ở vùng hiệu suất tốt hơn.

Lớp PU có hệ số ma sát cao giúp tăng khả năng truyền lực giữa cáp và puly. Lớp PU tạo độ bám lớn hơn nên cáp có thể chạy trên rãnh puli chữ U trơn, ít gây tổn hại hơn so với rãnh puli chữ V thường dùng để tăng lực kéo cho cáp thép nhỏ không bọc PU. Nhờ đó, áp lực và mài mòn tại vùng tiếp xúc giảm, góp phần kéo dài tuổi thọ của cáp và puly.

Việc không có tiếp xúc kim loại – kim loại giúp giảm tiếng ồn, rung động và mài mòn trực tiếp lên rãnh puly, từ đó cải thiện độ êm của thang.

Ngoài ra, việc sử dụng cáp thép cường độ cao bọc PU cũng giúp giảm số lượng cáp thép cần thiết. Cụ thể, với thang tải trọng 630 kg, hệ treo 2:1 và puly 120 mm: nếu sử dụng cáp thép nhỏ không bọc PU có thể cần 8 - 10 sợi để đạt tuổi thọ hợp lý, trong khi cáp bọc PU chỉ cần khoảng 3 - 4 sợi.

3. Nhược điểm của cáp thép tròn cường độ cao bọc elastomer/PU:

So với cáp thép truyền thống đã có hơn 180 năm dữ liệu sử dụng, các công nghệ cáp bọc PU nói chung (gồm cáp thép tròn cường độ cao bọc PU và cáp dẹt/cáp đai bọc PU) có ít dữ liệu lịch sử và tài liệu tham chiếu hơn.

Do đó, không thể chỉ dựa vào hệ số ma sát của vật liệu để thiết kế. Mỗi tổ hợp giữa cáp, lớp PU, biên dạng rãnh và puly phải được thử nghiệm để xác định hệ số ma sát trong điều kiện thực tế. Nhà sản xuất cũng được khuyến nghị thử nghiệm trên thang mẫu trước khi đưa một cấu hình mới ra thị trường.

Cáp bọc PU nhạy cảm với điều kiện môi trường và độ sạch tại các bề mặt tiếp xúc. Dầu, mỡ bôi trơn hoặc chất bẩn có thể làm suy giảm lớp PU và gây trượt cáp. Vì vậy, kỹ thuật viên phải sử dụng găng tay sạch khi thao tác, tránh các nguồn dầu mỡ và chỉ vệ sinh bằng sản phẩm được nhà sản xuất chỉ định.

Việc thiết kế, lắp đặt và bảo trì cũng phải tuân thủ hướng dẫn của nhà sản xuất. Tại châu Âu, cáp đường kính nhỏ chỉ được sử dụng khi hệ thống có chứng nhận đánh giá sự phù hợp do tổ chức được chỉ định cấp. Điều này làm quy trình thử nghiệm và chứng nhận phức tạp hơn so với cáp thép truyền thống.

Đây là sản phẩm có tính đồng bộ cao. Cáp phải tương thích với puly, đầu nối, máy kéo và hệ thống giám sát. Không thể tự ý thay cáp bọc PU bằng cáp thép thông thường có kích thước gần tương đương.

4. Ứng dụng của cáp thép tròn cường độ cao bọc elastomer/PU:

Cáp thép tròn cường độ cao bọc PU được sử dụng phần lớn trong máy kéo không hộp số, thang không phòng máy và những công trình có giếng thang hoặc không gian bố trí máy kéo hạn chế.

Nhìn chung, cáp thép tròn cường độ cao bọc PU có thể phạm vi ứng dụng lớn trong hầu hết các công trình, giúp giảm chi phí vận hành và lượng khí thải CO2.

Theo dõi chuỗi bài "Loại cáp tải thang máy nào tốt nhất?":

Phần 1 - Cáp tải thang máy là gì?

Phần 2 - Các loại cáp tải thang máy: Có nên chọn cáp thép tròn truyền thống

Phần 3 – Các loại cáp tải thang máy: Có nên chọn cáp thép tròn bọc PU?

Phần 4 - Các loại cáp tải thang máy: Có nên chọn cáp dẹt, cáp đai lõi thép bọc PU?