Vai trò của bu lông đối với an toàn thang máy

Tai họa chỉ vì thay thế bu lông nhỏ hơn

Vào buổi sáng ngày 10/6/1990, chuyến bay 5390 của hãng hàng không British Airways – Vương quốc Anh gồm 81 hành khách và 6 nhân viên phi hành đoàn bao gồm cả hai phi công, cất cánh từ Birmingham để đến Malaga, Tây Ban Nha. Khi máy bay lên độ cao khoảng 5.300 m, kính chắn gió của cabin buồng lái bất ngờ bị bay ra ngoài và vỡ vụn, cơ trưởng bị hút một nửa cơ thể ra khỏi máy bay. Bằng nỗ lực phi thường, 2 tiếp viên đã giữ được cơ trưởng trong khoảng 30’ và trong thời gian đó, cơ phó đã cố gắng điều khiển máy bay hạ cánh khẩn cấp xuống một sân bay gần đó. Tai nạn này mặc dù không có thương vong nhưng được đánh giá là rất nghiêm trọng và Cục Điều tra Tai nạn Hàng không (AAIB) của Vương quốc Anh đã mở cuộc điều tra để tìm ra nguyên nhân của thảm họa.

Máy bay của hãng hàng không British Airways bị bay mất cửa do dùng sai bu lông

Kết quả các cuộc điều tra cho thấy, nguyên nhân của tai nạn nghiêm trọng này là do người quản lý bảo trì trực tiếp thay thế ốc vít liên kết kính chắn gió vào máy bay không đúng chủng loại. Những bu lông được lắp vào máy bay có đường kính nhỏ hơn tiêu chuẩn kỹ thuật 0,66 mm đã không đủ lực giữ kính trước áp suất chênh lệch cực lớn trong và ngoài máy bay.

Trong một diễn biến khác, sau khi một máy bay bị xé cánh, vết xé dài 6 m khi hạ cánh mà nguyên nhân do bốn bu lông bị hỏng, Cục Hàng không Liên bang Mỹ (Federal Aviation Administration – FAA) đã mở một cuộc kiểm tra diện rộng. Họ đã kiểm tra toàn diện những chiếc máy bay của một mẫu máy bay đã bay trên 25.000 giờ và đã phát hiện khá nhiều bu lông bị lỗi có thể gây nguy hiểm.

Đặc tính kỹ thuật của bu lông và ê cu

Bu lông dùng trong kết cấu thang máy cũng đóng vai trò đặc biệt quan trọng. Một liên kết bu lông hoàn chỉnh thường gồm có 4 chi tiết: Thân, mũ, đai ốc (Ê cu) và vòng đệm (long đen), trong đó có “long đen vênh” để tăng độ ma sát, đảm bảo ê cu không bị trôi bởi tác động của rung lắc, chịu lực lớn,… Có nhiều loại bu lông. Đó là bu lông thô (bu lông thường), bu lông tinh, bu lông cường độ cao và bu lông nở. Bu lông nở hay tắc kê đóng được sử dụng rộng rãi trong đó có ngành thang máy. Từ việc cố định móng, trụ hay tham gia vào liên kết các kết cấu với nhau, liên kết ray hoặc liên kết khung thang với giếng thang,… Nở thang máy được thiết kế rất đặc biệt gồm 3 long đen tạo sự chắc chắn cho kết cấu. Do đó, công trình dù gặp chấn động, rung lắc mạnh cũng không ảnh hưởng đến kết cấu vật lý ở bên trong.

Do được dùng rộng rãi nên bu lông cấp bền 8.8 hay bị làm giả cấp bền

Bu lông nở cũng có nhiều loại, đó là bu lông nở inox, bu lông nở thép làm bằng chất liệu thép cacbon được mạ kẽm, bu lông nở móc còn được gọi là tắc kê móc câu, bu lông nở đinh và bu lông nở rút. Các bu lông nở đều được thiết kế đặc biệt có cường độ chịu lực tốt. Bu lông có nhiều cấp độ bền, tuỳ theo vật liệu làm bu lông, chia ra các lớp độ bền sau: 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.6, 8.8, 10.9, 12.9. Theo đó, số trước dấu chấm thể hiện 1/100 độ bền kéo tối thiểu của bu lông (đơn vị tính là N/mm²). Số còn lại thể hiện 1/10 giá trị của tỉ lệ giữa độ bền kéo tối thiểu và giới hạn chảy (đơn vị tính là N/mm²). Ví dụ: bulong cấp bền 10.9 sẽ có: độ bền kéo 10×100 = 1000 N/mm², giới hạn chảy là (9/10)x1000 = 900 N/mm². Trong đó, bu lông có cấp độ bền từ 8.8 trở lên được gọi là bu lông cường độ cao.

Bu lông cường độ cao được làm từ thép hợp kim sau đó gia công nhiệt để đạt lực xiết và lực kéo theo yêu cầu. Bu lông cường độ cao được làm bằng thép cường độ cao nên có thể vặn êcu rất chặt làm thân bulông chịu kéo và gây lực ép rất lớn lên tập bản thép liên kết. Khi chịu lực, giữa mặt tiếp xúc của các bản thép có lực ma sát lớn chống lại sự trượt tương đối giữa chúng. Như vậy lực truyền từ cấu kiện này sang cấu kiện khác chủ yếu do lực ma sát. Bu lông cường độ cao có khả năng chịu lực lớn, liên kết ít biến dạng nên được dùng rộng rãi và thay thế cho liên kết đinh tán trong kết cấu chịu tải trọng nặng và tải trọng động.

Với các tiêu chuẩn kỹ thuật cao như vậy nên bu lông cường độ cao cấp độ bền 8.8 cũng là cấp độ bu lông dùng nhiều nhất trong lắp đặt thang máy.

Giấy chứng nhận kiểm định bu lông

Khi dùng liên kết các kết cấu cơ khí và cơ khí chính xác trong đó có thang máy, đều có các quy định khắt khe về tiêu chuẩn kỹ thuật cho ê cu và bu lông. Những tiêu chuẩn này bao gồm chất liệu, kích thước, bước ren, mức độ chịu lực xiết, lực kéo,…

Hình ảnh bu lông không đạt tiêu chuẩn bị xoắn đứt do không chịu được lực siết định mức

Trong đó, lực siết bu lông là lực momen xoắn của bu lông và đai ốc tạo ra ứng suất căng ban đầu, tạo sự liên kết chắc chắn. Khi đó, bu lông sẽ được kẹp chặt theo đúng yêu cầu của kỹ thuật. Đối với từng thiết bị, chi tiết của một tổ hợp cơ khí, lực xiết bu lông được xác định chính xác từ trước khi sản xuất, phù hợp cho từng yêu cầu kỹ thuật. Yêu cầu này luôn phải tuân thủ tuyệt đối, đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật để tránh hỏng hóc, rỉ sét, rơ rão, trong đó có các trường hợp bị vỡ ê cu hoặc bu lông bị xoắn đứt.

Hiện nay, lực siết của bu lông đã được quy định theo tiêu chuẩn trong xây dựng hoặc sản xuất. Khi đó, người kỹ thuật cần phải kiểm tra và tính toán lực siết bu lông phù hợp nhất. Việt Nam đã có những quy định về tiêu chuẩn lực siết bu lông. Đó là Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 8298:2009 Công trình thủy lợi – yêu cầu kỹ thuật trong chế tạo và lắp ráp thiết bị cơ khí, kết cấu thép và Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 1916:1995 về Bu lông, vít, vít cấy và đai ốc – Yêu cầu kỹ thuật.

Bên cạnh những quy định về tiêu chuẩn của lực siết bu lông, việc tính kích cỡ bu lông cũng phù hợp với lực siết sẽ xác định được loại bu lông phù hợp khi thiết kế sản phẩm, thiết bị. Kích cỡ bu lông và đường kính là hai tiêu chí khác nhau của bu lông. Chỉ số đường kính của bu lông thường hay bị nhầm lẫn với chỉ số kích cỡ bu lông.

Tình trạng giả mạo cấp bền bu lông và lắp bu lông không đúng kỹ thuật

Do có nhiều ưu điểm nên bu lông được sử dụng rộng rãi trong các máy móc, thiết bị công nghiệp, các công trình xây dựng, công trình giao thông, cầu cống,… ở khắp mọi nơi trên thế giới. Mặc dù quan trọng là thế nhưng hiện nay tình trạng làm giả làm nhái bu lông không phải là hiếm. Bu lông được sản xuất không đúng tiêu chuẩn vật liệu, không đúng cấp bền, không đúng kích cỡ, nhái thương hiệu nổi tiếng… đang xảy ra phổ biến trên thị trường.

Bu lông nở không đúng trị số làm giảm đáng kể lực liên kết

Trong đó, do có khả năng làm việc trong điều kiện mối ghép chịu trọng tải lớn, đòi hỏi kỹ thuật cao nên bu lông 8.8 được sử dụng rộng rãi. Cũng vì vậy nhóm bu lông này bị làm giả nhiều nhất. Một chuyên gia của Viện kỹ thuật ứng dụng Thang máy phân tích, trên thị trường hiện nay hầu như chỉ có bán loại bu lông cấp bên 8.8, nhưng khá nhiều trong số đó là hàng giả, có khi chỉ đạt cấp bền 4.8 hoặc thấp hơn. Nguy hiểm hơn, một số thương hiệu lớn của các nhà sản xuất bu lông nổi tiếng cũng bị làm nhái sản phẩm. Hành vi làm nhái, làm giả bu lông không đúng chỉ số kỹ thuật không chỉ gây thiệt hại cho người mua về mặt tài chính mà còn tiềm ẩn rủi ro cho người dùng thang máy khi các kết cấu cơ khí không đảm bảo chắc chắn theo tiêu chuẩn.

Có một số cách phân biệt sản phẩm bu lông là hàng nhái, hàng không đảm bảo chất lượng.

Thứ nhất là kiểm tra ngoại quan sản phẩm bu lông 8.8. Bu lông 8.8 thật có bước ren tinh xảo, sắc, nhọn, sản phẩm chắc chắn hơn, khác hẳn bu lông cấp bền 8.8 hàng nhái.

Thứ hai, kiểm tra hồ sơ, tài liệu, biên bản test bu lông 8.8. Việc thử nghiệm vật liệu, kích thước, cấp bền, độ chịu lực mô mem xoắn sẽ chỉ rõ bu lông đạt chất lượng hoặc là hàng nhái.

Thứ ba, ở cấp độ kiểm tra cao hơn, người dùng nên mang sản phẩm bu lông 8.8 đi kiểm định tại trung tâm kiểm định chất lượng.

Thứ tư, là lựa chọn thương hiệu đơn vị sản xuất và phân phối bu lông ốc vít uy tín. Như các thương hiệu bu lông nổi tiếng thế giới EJOT, HILTI, KPF, EUBOLT… đều đã có mặt tại thị trường Việt Nam.

Một số dụng cụ siết ốc có đồng hồ đo lực siết

Ngoài việc bu lông bị làm giả, làm nhái, còn tồn tại tình trạng lắp bu lông không đúng kỹ thuật tiềm ẩn nguy hiểm cho cả hệ thống thang. Các liên kết cơ khí trong thang máy khi thiết kế đã có quy định cụ thể từng loại bu lông, trong đó có yêu cầu cấp bền và lực siết tương ứng. Để lắp bu lông đúng kỹ thuật, nhân viên kỹ thuật trước hết phải có kiến thức về bu lông bao gồm các tiêu chuẩn lỹ thuật và quy trình tháo lắp. Nếu không được đào tạo, những nhân viên này sẽ lắp bu lông theo kểu “siết chặt là được”, không đúng với thiết kế và đặc tính kỹ thuật. Nếu không đủ lực siết, bu lông sẽ bị lỏng dần rẫn đến giảm hẳn độ chịu lực, giảm hẳn tác dụng liên kết dẫn đến các sự cố nguy hiểm. Còn nếu siết chặt quá lực quy định, bu lông sẽ bị biến dạng hoặc bị xoắn đứt. Việc siết bu lông theo đúng tiêu chuẩn thiết kế còn đòi hỏi phải có dụng cụ chuyên dụng. Những dụng cụ bao gồm các cấu phần đo lường lực siết thường rất đắt tiền, đòi hỏi cần đầu tư nhưng không phải đơn vị lắp đặt nào cũng ý thức được vấn đề này. Đó là còn chưa tính đến thiết kế của bu lông thường bao gồm các long đen (vòng đệm) phụ trợ. Những long đen này có công dụng khác nhau và phải được đặt đúng thứ tự vị trí mới có tác dụng hỗ trợ liên kết, nếu đặt sai vị trí sẽ làm giảm đáng kể công dụng. Chính vì vậy, việc lắp ráp, lắp đặt thang máy đòi hỏi nhân viên kỹ thuật phải được đào tạo bài bản, tích lũy kinh nghiệm, không ngừng nâng cao trình độ.

Trong mỗi sản phẩm thang máy hoàn chỉnh, có rất nhiều liên kết quan trọng dùng bu lông như liên kết máy kéo, ray, khung thang, các thiết bị an toàn của thang,… Những liên kết này có độ chịu lực rất lớn, chỉ một sai sót nhỏ trong việc chọn bu lông không đúng yêu cầu kỹ thuật, dùng bu lông là hàng nhái, hàng kém chất lượng. thậm chí nhân viên kỹ thuật không được đào tạo bài bản, năng lực kém, thiếu kinh nghiệm,… sẽ dẫn đến hậu quả khó lường./.

Lê Hùng (trích từ tạp chí thang máy https://tapchithangmay.vn/vai-tro-cua-bu-long-doi-voi-an-toan-thang-may/ )