Mã ní (shackle): cấu tạo, tải trọng và cách sử dụng đúng cách

Tóm tắt nhanh: mã ní là phụ kiện nối dùng trong nâng hạ và chằng buộc, gồm thân mã ní và chốt. Để dùng an toàn, bạn cần nhớ năm điều: không vượt tải trọng làm việc (SWL hoặc WLL) ghi trên thân, góc giữa hai dây không quá 120°, không thay chốt bằng bu lông hay kim loại khác, luôn vặn chặt chốt, và kiểm tra mã ní trước mỗi lần dùng. Bài này giải thích từng điểm, kèm bảng lực trên mỗi nhánh dây theo góc kéo.

1. Mã ní là gì và gồm những bộ phận nào?

Mã ní (tiếng Anh là shackle) là phụ kiện dùng để nối dây cáp, xích, sling hoặc vật nặng với nhau trong nâng hạ, kéo và chằng buộc. Nhờ mã ní, bạn có thể tháo lắp nhanh các điểm nối mà không cần công cụ phức tạp.

Một mã ní gồm hai bộ phận chính:

• Thân mã ní: phần cong chịu lực, có hai đầu (hai "tai") có lỗ để lắp chốt.
• Chốt: thanh xuyên qua hai lỗ ở đầu thân để khép kín mã ní. Chốt chịu lực cắt và uốn, nên là bộ phận rất quan trọng.

Trên thân mã ní thường dập nổi tải trọng làm việc, kích thước và tên nhà sản xuất. Đây là thông tin bạn phải đọc trước khi dùng.

Vì mã ní nằm trực tiếp trong đường truyền lực của thiết bị nâng, một mã ní chọn sai hoặc dùng sai có thể làm rơi tải. Đó là lý do mọi hướng dẫn kỹ thuật đều nhấn mạnh vào ba việc: chọn đúng tải trọng, dùng đúng cách và kiểm tra trước mỗi lần dùng.

2. Phân loại mã ní

Bạn có thể phân loại mã ní theo hai cách: theo hình dạng thân và theo kiểu chốt.

Theo hình dạng thân

Theo kiểu chốt

Hãng Crosby khuyến cáo dùng bu lông chốt cho các điểm nối cố định hoặc lâu dài, và dùng đai ốc kèm chốt chẻ. Khi dùng chốt vặn ở nơi rung động nhiều hoặc dùng lâu, nên có biện pháp giữ chốt không tự quay lỏng.

3. Tải trọng làm việc (SWL, WLL) của mã ní

Tải trọng làm việc là tải tối đa mã ní được phép chịu trong sử dụng bình thường. Bạn sẽ gặp hai cách gọi:

• SWL (Safe Working Load): tải trọng làm việc an toàn.
• WLL (Working Load Limit): tải trọng làm việc giới hạn. Đây là cách gọi trong các tiêu chuẩn hiện hành, ý nghĩa tương đương SWL.

Cả hai đều là tải cho phép, không phải tải đứt. Lực đứt của mã ní lớn hơn tải làm việc nhiều lần, và chính khoảng chênh đó là hệ số an toàn:

WLL = \frac{MBL}{SF}

MBL là lực đứt nhỏ nhất và SF là hệ số an toàn do tiêu chuẩn hoặc nhà sản xuất quy định.

Ba nguyên tắc về tải trọng

• Không bao giờ dùng quá tải trọng cho phép. Làm vậy vừa nguy hiểm vừa làm giảm tuổi thọ của mã ní.
• Luôn đọc tải trọng dập trên thân mã ní, không đoán theo kích thước. Hai mã ní trông giống nhau có thể có tải khác nhau do vật liệu và xử lý nhiệt khác nhau.
• Tải trọng ghi trên thân chỉ đúng khi mã ní được kéo đúng hướng và góc cho phép (xem mục 4 và mục 5). Nếu kéo lệch hoặc góc quá lớn, tải cho phép giảm xuống.

4. Góc kéo và tải trọng của mã ní

Góc tác dụng của tải ảnh hưởng trực tiếp đến độ an toàn khi dùng mã ní. Có hai khái niệm cần phân biệt: góc giữa hai dây (sling) và góc kéo lệch của chính mã ní.

Góc giữa hai dây: tối đa 120°

Khi dùng sling hai nhánh nối vào một mã ní, góc giữa hai dây không được vượt quá 120°. Theo hướng dẫn của hãng Crosby, sling hai nhánh chịu tải đối xứng với góc đến 120° vẫn có thể dùng ở tải làm việc đầy đủ của mã ní, và khi dùng góc lớn như vậy nên chọn mã ní chốt vặn hoặc chốt bu lông.

Góc càng lớn thì lực trên mỗi nhánh dây càng lớn. Nếu tải là W, góc giữa hai dây là θ, thì lực trên mỗi nhánh là:

T = \frac{W}{2 \cdot \cos(\theta / 2)}

Ở góc 120°, mỗi nhánh dây phải chịu bằng toàn bộ tải W. Vì vậy hãy chọn dây và phụ kiện có tải làm việc đủ cho lực này, và tránh để góc tiến gần 120° khi không cần thiết.

Kéo lệch hướng (tải ngang) làm giảm tải cho phép

Mã ní chịu tải tốt nhất khi lực kéo nằm trong mặt phẳng thân, thẳng hàng với trục. Khi kéo lệch sang một bên (tải ngang, side loading), tải làm việc cho phép phải giảm. Bảng dưới là hướng dẫn của hãng Crosby cho mã ní chốt vặn và chốt bu lông cỡ nhỏ và vừa. Hãng khác hoặc cỡ lớn có thể quy định khác, hãy dùng bảng của đúng sản phẩm bạn mua.

Mã ní chốt tròn không được kéo lệch sang bên. Cách an toàn nhất là bố trí điểm nối sao cho lực kéo thẳng trục, thay vì dựa vào bảng giảm tải.

5. Cách sử dụng mã ní đúng cách

Bảng dưới tóm tắt các nguyên tắc dùng mã ní an toàn. Mỗi hàng nêu cách dùng đúng và cách dùng sai tương ứng.

Lưu ý riêng về chốt

Chốt là điểm yếu dễ bị bỏ qua. Chốt do nhà sản xuất cung cấp được thiết kế và xử lý nhiệt cùng thân mã ní. Một bu lông thông thường, đinh hoặc thanh thép bất kỳ không có tính chất cơ học tương đương và có thể gãy khi chịu tải. Vì vậy tuyệt đối không thay chốt bằng loại khác.

Với chốt vặn, bạn phải vặn chốt vào hết ren. Nơi có rung động hoặc dùng lâu dài, chốt vặn có thể tự quay lỏng, nên cần biện pháp giữ chốt như buộc dây chặn hoặc chuyển sang mã ní chốt bu lông.

Dùng đồng bộ

Chọn mã ní có tải làm việc không thấp hơn tải của dây hoặc sling nối với nó. Cả hệ thống nâng chỉ bền bằng bộ phận yếu nhất, vì vậy đừng dùng mã ní nhỏ để nối với sling lớn.

6. Kiểm tra mã ní trước khi sử dụng

Luôn kiểm tra mã ní trước mỗi lần dùng để loại trừ rủi ro khi vận hành. Có năm vị trí cần xem:

1. Đỉnh thân mã ní (phần cong). Kiểm tra độ mài mòn do dây, xích hoặc sling cọ xát nhiều lần.
2. Chốt mã ní. Kiểm tra độ mài mòn và độ trượt: chốt không cong, không mòn thành rãnh, không rơ lỏng.
3. Ren và khóa chốt. Chắc chắn chốt đã được vặn chặt; với chốt bu lông thì đai ốc và chốt chẻ còn đủ.
4. Hai đầu (hai tai) mã ní. Kiểm tra hai đầu không bị mở ra so với thiết kế ban đầu. Mã ní bị giãn thường là dấu hiệu đã bị quá tải.
5. Ký hiệu trên thân. Tải trọng và tên nhà sản xuất còn đọc được, chốt đúng loại với thân.

Ngoài ra, quan sát toàn bộ mã ní để tìm vết nứt, vết khía, vết cắt, rãnh và ăn mòn. Nếu còn nghi ngờ, đừng dùng.

7. Khi nào phải loại bỏ mã ní?

Hãy ngừng dùng và loại bỏ mã ní nếu có một trong các dấu hiệu sau:

• Thân hoặc chốt bị biến dạng, cong, vênh.
• Hai tai mã ní bị mở ra so với thiết kế.
• Thân hoặc chốt bị nứt, có vết khía, vết cắt hoặc rãnh.
• Bị mòn đáng kể ở đỉnh thân hoặc ở chốt.
• Bị ăn mòn, gỉ rỗ.
• Ren chốt hỏng, chốt không vặn chặt được.
• Ký hiệu tải trọng không còn đọc được, hoặc không rõ nguồn gốc.
• Mã ní từng bị quá tải, bị nung nóng hoặc bị hàn sửa.

Tiêu chí số cụ thể về mức mòn cho phép khác nhau theo tiêu chuẩn và nhà sản xuất, nên hãy tra theo tài liệu của đúng sản phẩm. Quy tắc chung: nếu còn nghi ngờ, hãy loại bỏ. Mã ní là phụ kiện rẻ so với hậu quả của một lần rơi tải.

Không tự hàn, nắn hoặc gia công mã ní để "cứu" lại. Làm vậy phá hỏng xử lý nhiệt của thép và làm giảm độ bền không nhìn thấy được bằng mắt.

8. Chọn mã ní theo ứng dụng và vật liệu

Khi mua, hãy yêu cầu nhà cung cấp cho biết tải trọng, vật liệu, tiêu chuẩn sản xuất và chứng từ chất lượng. Mã ní không có ký hiệu tải trọng trên thân không nên dùng để nâng hạ.

9. Sai lầm thường gặp khi dùng mã ní

• Thay chốt bằng bu lông hoặc thanh kim loại khác. Chốt gốc được tính toán cùng thân mã ní, loại thay thế có thể gãy.
• Không vặn chặt chốt vặn. Chốt có thể tự tuột hoặc chịu lực không đúng.
• Dùng quá tải trọng cho phép. Mã ní bị giãn, mở tai hoặc đứt đột ngột.
• Bỏ qua góc giữa hai dây. Góc lớn hơn 120° làm lực dây tăng mạnh và vượt giới hạn.
• Kéo lệch mà vẫn dùng tải đầy đủ. Không giảm tải khi kéo ngang.
• Dồn nhiều dây lên chốt. Chốt chịu uốn và dễ hỏng.
• Dùng mã ní đã biến dạng, nứt hoặc mòn. Các hư hỏng nhỏ có thể dẫn tới đứt khi chịu tải.
• Không kiểm tra trước khi dùng. Hầu hết hư hỏng nhìn thấy được nếu bạn xem trước.

10. Câu hỏi thường gặp về mã ní

SWL và WLL của mã ní khác nhau thế nào?

Hai thuật ngữ cùng chỉ tải trọng làm việc cho phép. WLL là cách gọi trong tiêu chuẩn hiện hành, SWL là cách gọi cũ hơn nhưng vẫn phổ biến.

Góc tối đa giữa hai dây khi dùng một mã ní là bao nhiêu?

Tối đa 120°. Ở góc này, mỗi nhánh dây phải chịu bằng toàn bộ tải, nên cần chọn dây và phụ kiện đủ khả năng.

Có thay chốt mã ní bằng bu lông được không?

Không. Chốt phải là chốt đúng loại của nhà sản xuất. Bu lông hoặc kim loại thay thế có thể không đủ độ bền.

Mã ní chốt vặn và chốt bu lông khác nhau thế nào?

Chốt vặn tháo lắp nhanh, hợp dùng tạm thời. Chốt bu lông gồm đai ốc và chốt chẻ, khó tự lỏng nên hợp điểm nối cố định, dùng lâu dài hoặc có rung động.

Cần kiểm tra gì trước khi dùng mã ní?

Kiểm tra mài mòn ở đỉnh thân và ở chốt, chốt đã vặn chặt, hai đầu mã ní không bị mở ra, không nứt, không biến dạng và ký hiệu tải trọng còn đọc được.

Kéo lệch mã ní thì tải cho phép giảm bao nhiêu?

Theo hướng dẫn của hãng Crosby cho mã ní chốt vặn và chốt bu lông cỡ nhỏ và vừa, tải cho phép giảm còn khoảng 85% khi lệch 11° đến 20° và còn 50% khi lệch 71° đến 90°. Hãy xem bảng của đúng sản phẩm bạn dùng.

11. Nguồn và tiêu chuẩn tham khảo

Hãy kiểm tra phiên bản hiện hành và tiêu chuẩn mà thiết bị hoặc hợp đồng của bạn yêu cầu.

• Crosby, Applications and Warnings (2023): hướng dẫn của nhà sản xuất về góc giữa các dây, giảm tải khi kéo lệch, chốt và kiểm tra mã ní.
• EN 13889: mã ní thép rèn dùng để nâng hạ, loại chữ D và chữ Ω, Grade 6.
• ASME B30.26: phụ kiện dây nâng (rigging hardware), trong đó có mã ní.