Nguyên nhân gây gãy dây máy tự động và cách phòng tránh

Nhận diện hiện tượng gãy dây máy tự động

Trong các hệ thống sản xuất tự động, “gãy dây máy” là một trong những sự cố phổ biến và gây tổn thất nghiêm trọng. Hiểu đơn giản, hiện tượng này xảy ra khi dây dẫn động, dây tín hiệu hoặc dây truyền lực trong máy bị đứt, nứt, mòn hoặc gãy gập sau một thời gian hoạt động.

Khái niệm “gãy dây máy” và ảnh hưởng tới hoạt động

“Gãy dây máy” không chỉ giới hạn ở việc dây bị đứt hoàn toàn mà còn bao gồm tình trạng dây bị mỏi cơ học, bong lớp cách điện, hoặc biến dạng do ma sát và tải trọng. Khi sự cố này xảy ra, máy móc thường dừng đột ngột, hệ thống báo lỗi, năng suất giảm, thậm chí có thể làm hỏng các linh kiện khác trong chuỗi dẫn động.

Trong dây chuyền tự động, dây dẫn đóng vai trò như “mạch máu” truyền tải tín hiệu, điện năng hoặc chuyển động. Chỉ một điểm đứt nhỏ cũng có thể làm ngắt toàn bộ hệ thống. Việc phân tích nguyên nhân gãy dây máy không chỉ giúp sửa chữa kịp thời mà còn giúp tối ưu hóa tuổi thọ của thiết bị.

Ảnh minh họa: Gãy dây máy CNC

Các vị trí thường bị gãy dây

Hiện tượng gãy dây thường xảy ra ở:

• Vùng uốn cong liên tục: ví dụ tại trục chuyển động, đầu kết nối cảm biến, khu vực robot cánh tay.

• Khu vực chịu rung động mạnh: máy CNC, máy ép nhựa, máy cắt tự động, băng chuyền tốc độ cao.

• Điểm giao giữa dây và máng dẫn – nơi dây thường bị kéo căng hoặc ma sát với thành kim loại.

Các nghiên cứu thực tế trong công nghiệp cho thấy: hơn 60% trường hợp gãy dây máy xuất phát từ lực uốn và mỏi cơ học tích tụ theo thời gian.

Tầm quan trọng của việc phân tích nguyên nhân

Việc xác định đúng nguyên nhân giúp doanh nghiệp đưa ra chiến lược bảo trì hiệu quả hơn: chọn đúng vật liệu dây, bố trí lại hướng dẫn dây, hoặc thay đổi cơ chế dẫn động. Ngoài ra, từ dữ liệu gãy dây, kỹ sư có thể thiết lập lịch kiểm tra định kỳ phù hợp, tránh để sự cố tái diễn.

Nguyên nhân 1: mỏi cơ học (fatigue) của dây và linh kiện dẫn động

Cơ chế mỏi cơ học – kẻ thù “âm thầm” của mọi loại dây

Trong cơ học vật liệu, mỏi cơ học (fatigue) là hiện tượng cấu trúc vật liệu bị suy yếu do ứng suất lặp lại liên tục – chẳng hạn uốn, kéo, nén hoặc xoắn. Đối với dây dẫn trong máy tự động, mỗi lần dây di chuyển, bẻ góc hay xoắn là một chu kỳ gây mỏi.

Theo thời gian, các vết nứt nhỏ xuất hiện trong lõi hoặc lớp bảo vệ dây. Khi vết nứt này phát triển đủ lớn, dây sẽ gãy đột ngột dù tải trọng không quá lớn. Đặc biệt, trong các hệ thống vận hành 24/7, số chu kỳ chuyển động mỗi ngày có thể lên tới hàng trăm nghìn lần – làm tốc độ mỏi tăng gấp nhiều lần so với dự tính ban đầu.

Ví dụ minh họa và kết quả thực tế

Một nghiên cứu từ ngành sản xuất robot công nghiệp cho thấy: dây dẫn động làm bằng đồng bọc PVC có thể gãy sau 1–2 triệu chu kỳ uốn, trong khi loại dây silicone bọc TPE có thể chịu được gấp 5 lần. Điều này chứng minh rằng vật liệu và cấu trúc dây ảnh hưởng trực tiếp tới tuổi thọ.

Với các nhà máy tại Việt Nam, những dây tín hiệu hoặc dây servo thường bị gãy tại đầu nối hoặc vùng uốn gần động cơ — nơi tập trung ứng suất cao nhất.

Dấu hiệu cảnh báo dây bị mỏi cơ học

Một số dấu hiệu cho thấy dây sắp gãy:

• Xuất hiện vết nứt nhỏ trên lớp vỏ cách điện.

• Dây mất độ đàn hồi, bị cứng hoặc gập tại một điểm cố định.

• Khi máy chạy, phát tiếng kêu nhẹ hoặc tín hiệu truyền không ổn định.

• Bề mặt dây bị bạc màu, mòn bóng do tiếp xúc lâu ngày.

Phát hiện sớm những dấu hiệu này giúp tránh gãy dây bất ngờ gây ngưng trệ sản xuất.

Ảnh minh họa: dây điện trong máy cnc có hiện tượng mỏi cơ học

Nguyên nhân 2: ma sát cao và tiếp xúc không phù hợp

Ma sát – yếu tố tăng tốc quá trình hư hỏng

Bên cạnh mỏi cơ học, ma sát cao giữa dây và bề mặt dẫn động cũng là nguyên nhân chính dẫn tới gãy dây máy. Trong máy tự động, dây thường trượt qua các rãnh, máng dẫn hoặc tiếp xúc với vòng đỡ. Nếu bề mặt dẫn hướng không nhẵn, không được bôi trơn, hoặc dùng sai vật liệu, ma sát sẽ tăng nhanh.

Khi đó, nhiệt sinh ra do ma sát làm vật liệu dây mềm đi, dẫn tới biến dạng và nứt gãy. Ở môi trường có bụi hoặc mạt kim loại, ma sát càng lớn hơn vì bụi bẩn đóng vai trò như “hạt mài”, mài mòn dây từng chút một.

Cơ chế hao mòn do ma sát

Có ba dạng mòn phổ biến trong máy tự động:

1. Mòn dính (adhesive wear): khi bề mặt dây và rãnh dẫn dính vào nhau rồi tách ra, tạo ra các vết xước.

2. Mòn cắt (abrasive wear): do hạt bụi hoặc vật thể cứng chà xát làm bong lớp bảo vệ dây.

3. Mòn nhiệt (thermal wear): xảy ra khi dây hoạt động ở nhiệt độ cao mà không có tản nhiệt hoặc bôi trơn.

Sự kết hợp của cả ba loại này khiến dây nhanh chóng yếu đi và dễ gãy ở những đoạn chịu uốn liên tục.

Tác động thực tế trong máy tự động

Trong hệ thống robot hoặc dây chuyền đóng gói tốc độ cao, dây dẫn thường di chuyển liên tục hàng nghìn lần mỗi ngày. Nếu không có giải pháp giảm ma sát, tuổi thọ dây chỉ còn 30–50% so với thiết kế.

Một số nguyên nhân thực tế gồm:

• Máng dẫn kim loại không được phủ lớp chống mòn.

• Dây bị kẹt trong góc hẹp, không được điều hướng hợp lý.

• Thiếu hệ thống dẫn hướng chuyên dụng như xích nhựa – khiến dây bị ma sát trực tiếp với khung máy.

Để khắc phục, nhiều nhà máy đã chuyển sang sử dụng xích nhựa cuốn cáp hoặc xích nhựa luồn dây điện, giúp dây di chuyển theo quỹ đạo chuẩn, hạn chế ma sát và giảm đáng kể nguy cơ gãy dây máy.

Nguyên nhân 3: lắp đặt sai và quản lý dẫn động kém

Lắp đặt sai – nguyên nhân phổ biến nhất trong thực tế

Nhiều trường hợp gãy dây máy không đến từ chất lượng dây mà xuất phát từ lỗi lắp đặt ban đầu. Khi dây được lắp quá căng, quá lỏng, hoặc uốn ở bán kính nhỏ hơn quy định, ứng suất sẽ tập trung tại một điểm và khiến dây nhanh hỏng.

Một lỗi điển hình là vòng uốn quá nhỏ – khi dây phải di chuyển trong không gian chật hẹp, không đủ bán kính tối thiểu theo khuyến cáo của nhà sản xuất. Dây bị “bẻ gập” thường xuyên dẫn đến nứt lõi và giảm độ đàn hồi.

Ngược lại, nếu dây lắp quá lỏng, khi máy hoạt động dây sẽ va đập, rung lắc, tạo ma sát tại điểm tiếp xúc. Lâu ngày, lớp vỏ cách điện mòn dần, dẫn tới đứt dây.

Quản lý dẫn động kém – sai lệch tâm và không kiểm tra cân chỉnh

Trong các hệ thống cơ điện tử, dây thường chạy song song với các trục dẫn động hoặc khớp nối. Khi không căn chỉnh đúng tâm, dây phải chịu lực lệch, dễ bị xoắn hoặc kéo không đều. Tình trạng này đặc biệt phổ biến ở máy CNC, robot gắp sản phẩm, và máy đóng gói tự động.

Ngoài ra, việc không bù trượt (compensation) khi dây chuyển động qua các vị trí có hành trình khác nhau khiến lực kéo tăng đột ngột. Điều này tạo ra lực căng cục bộ, làm dây hư nhanh hơn dự kiến.

Ví dụ thực tế trong nhà máy

Một xưởng sản xuất linh kiện điện tử tại Bắc Ninh từng gặp sự cố dây tín hiệu servo gãy liên tục chỉ sau 3 tháng. Sau khi phân tích, nguyên nhân là do lắp sai hướng dẫn dẫn động, dây bị ép sát vào vỏ kim loại và không có máng dẫn. Khi cải thiện bằng việc lắp xích nhựa cuốn cáp để giữ hướng chuyển động ổn định, tuổi thọ dây tăng gấp 4 lần.

Nguyên nhân 4: không kiểm tra định kỳ và bảo trì kém

Vai trò của kiểm tra định kỳ

Dù dây được lắp đặt chuẩn, nếu không được kiểm tra định kỳ, mọi nỗ lực vẫn có thể vô nghĩa. Các dây dẫn trong máy tự động phải hoạt động liên tục, chịu tải trọng, ma sát, và nhiệt độ cao. Nếu không kiểm tra thường xuyên, những vết nứt nhỏ hoặc dấu hiệu mỏi ban đầu sẽ bị bỏ qua.

Việc kiểm tra định kỳ giúp phát hiện sớm các vấn đề như:

• Dây bị mòn vỏ hoặc biến màu.

• Dây mất độ đàn hồi hoặc gập cứng.

• Dây phát nhiệt bất thường khi vận hành.

• Dây bị xoắn, chồng lên nhau trong máng dẫn.

Khi phát hiện sớm, kỹ thuật viên có thể thay dây hoặc điều chỉnh dẫn hướng trước khi sự cố gãy xảy ra.

Hệ quả của thiếu bảo trì

Thiếu bảo trì đồng nghĩa với việc dây không được bôi trơn, không được vệ sinh khỏi bụi và dầu công nghiệp. Ma sát tăng, dây nóng lên, làm giảm tuổi thọ vật liệu cách điện. Trong môi trường nhiều bụi sắt hoặc dầu, chỉ cần 2–3 tháng không bảo trì là dây có thể xuống cấp nghiêm trọng.

Một số nhà máy còn bỏ qua việc ghi nhận nhật ký bảo trì, dẫn đến không theo dõi được chu kỳ thay thế và kiểm tra. Đây là nguyên nhân khiến dây bị gãy đột ngột mà không có cảnh báo.

Checklist kiểm tra hiệu quả

Các doanh nghiệp có thể áp dụng checklist này cho kỹ sư bảo trì:

• Kiểm tra độ căng dây mỗi tháng 1 lần.

• Vệ sinh bụi bẩn và bôi trơn nhẹ tại các điểm ma sát.

• Kiểm tra bán kính uốn tại các khớp chuyển động.

• Quan sát vết nứt, mòn, hoặc gập gãy ở đầu nối.

• Ghi chép lịch bảo trì định kỳ và ngày thay dây gần nhất.

Nhờ áp dụng quy trình này, nhiều doanh nghiệp đã giảm 30–40% sự cố gãy dây máy, đồng thời tiết kiệm đáng kể chi phí ngừng máy.

Hướng dẫn bảo trì và giải pháp giảm tỷ lệ gãy dây máy

Lựa chọn vật liệu dây phù hợp

Mỗi loại máy tự động có yêu cầu khác nhau về nhiệt độ, tốc độ và bán kính uốn. Vì vậy, doanh nghiệp cần chọn loại dây có khả năng chịu uốn linh hoạt (high-flex cable), lớp vỏ chống dầu, chống nhiệt và chống mài mòn.
Các vật liệu như TPE, PUR hoặc silicone được khuyến nghị cho môi trường công nghiệp có ma sát và nhiệt độ cao.

Thiết kế và lắp đặt chuẩn kỹ thuật

• Tuân thủ bán kính uốn tối thiểu theo hướng dẫn của nhà sản xuất dây.

• Tránh để dây tiếp xúc trực tiếp với góc kim loại hoặc mặt phẳng gồ ghề.

• Sử dụng hệ thống máng dẫn hoặc xích nhựa dẫn hướng dây để cố định quỹ đạo chuyển động.

• Giữ dây có độ căng vừa phải, không chùng cũng không quá căng.

Những biện pháp này giúp dây hoạt động ổn định, giảm nguy cơ mỏi và ma sát quá mức.

Tối ưu hóa hệ thống dẫn điện – sử dụng xích nhựa bảo vệ dây

Một trong những giải pháp hiệu quả nhất hiện nay là sử dụng các sản phẩm như:

• Xích nhựa,

• Xích nhựa cuốn cáp,

• Xích nhựa luồn dây điện.

Các loại xích này giúp dây di chuyển trong không gian giới hạn nhưng vẫn linh hoạt, tránh ma sát với bề mặt kim loại, đồng thời tăng độ thẩm mỹ và an toàn. Nhiều doanh nghiệp cơ khí, chế tạo máy, và nhà máy tự động hóa tại Việt Nam đã áp dụng giải pháp này để kéo dài tuổi thọ dây dẫn lên tới 5–7 năm.

Ảnh minh họa: Ứng dụng xích nhựa cuốn cáp bảo vệ dây máy tự động

Kế hoạch bảo trì định kỳ

Công ty TNHH Công nghiệp PT Việt Nam khuyến nghị các nhà máy nên lập kế hoạch bảo trì theo chu kỳ rõ ràng:

• Hàng tháng: kiểm tra độ căng, tình trạng bề mặt dây.

• Hàng quý: vệ sinh máng dẫn, bôi trơn nhẹ các khớp chuyển động.

• Hàng năm: thay thế dây có dấu hiệu mỏi hoặc đạt giới hạn chu kỳ uốn.

Việc tuân thủ kế hoạch này không chỉ hạn chế sự cố gãy dây mà còn nâng cao hiệu suất tổng thể của hệ thống máy.

Khi nào nên thay dây hoặc linh kiện

Doanh nghiệp nên thay dây khi:

• Dây có vết nứt hoặc phồng trên lớp vỏ.

• Dây bị gãy lõi hoặc không còn truyền tín hiệu ổn định.

• Bán kính uốn bị sai do biến dạng vật lý.

• Sau số chu kỳ vận hành vượt mức khuyến cáo của nhà sản xuất.

Kết luận

Hiện tượng gãy dây máy là một vấn đề kỹ thuật phổ biến nhưng hoàn toàn có thể phòng tránh được nếu doanh nghiệp hiểu rõ nguyên nhân và áp dụng quy trình bảo trì đúng chuẩn. Các yếu tố như mỏi cơ học, ma sát cao, lắp đặt sai, thiếu kiểm tra định kỳ đều có thể kiểm soát được bằng cách chọn đúng vật liệu, lắp đặt chuẩn kỹ thuật và sử dụng các sản phẩm hỗ trợ như xích nhựa, xích nhựa cuốn cáp, xích nhựa luồn dây điện.

Để được tư vấn chi tiết về giải pháp dẫn hướng và bảo vệ dây trong hệ thống máy tự động, hãy liên hệ Công ty TNHH Công nghiệp PT Việt Nam qua:
📞 Hotline: 0946.945.188
🌐 Website: https://congnghieppt.com