Block and Tackle (Bộ puly ròng rọc)

Bộ block and tackle là một cỗ máy cổ xưa, được cho là đã được Archimedes hoàn thiện cách đây hơn hai ngàn năm. Cơ cấu này gồm nhiều puly (pulleys) với một sợi dây/cáp luồn giữa chúng, giúp nâng tải với lợi thế cơ học (mechanical advantage).

Đây là một thiết kế parametric để tạo ra đầy đủ bộ blocks và sheaves có thể dùng cho các ứng dụng thực tế. Tuy nhiên đây là đồ in 3D nên mình không thể đảm bảo việc sử dụng trong bất kỳ ứng dụng nào. Bạn vui lòng tự đánh giá độ phù hợp cho mục đích sử dụng và hết sức cẩn thận!

Với bề dày lịch sử của block and tackle thì việc nó có hệ nomenclature riêng cũng không có gì lạ; để hỗ trợ phần này, mình đã làm một sơ đồ có dán nhãn rõ ràng.

Thiết kế có rất nhiều tuỳ chọn tuỳ biến.

Tuỳ chọn mặc định sẽ tạo các print plates gồm standing block, running block và các sheaves.

Tuỳ chọn “show assembly” sẽ tạo phiên bản lắp ráp hoàn chỉnh, phù hợp để hình dung/visualize nhưng hoàn toàn không phù hợp để in!

Tham số phân biệt quan trọng nhất là kích thước dây (rope) hoặc cáp (cable) sẽ dùng. Điểm này quan trọng vì sợi dây nằm hoàn toàn bên trong sheave nên phải chọn đúng kích thước.

Có các tham số cho kích thước bu lông (bolt) dùng cho load bolts và trục sheave (sheave axle), cũng như các kiểu attachment quanh load bolts.

Sheaves được thiết kế dựa trên kích thước bearing tiêu chuẩn và có tuỳ chọn in bearing.

Chiều dài bu lông được script tính và in ra ở console output, ví dụ:

ECHO: axle_length = 25

Dù là hoàn toàn parametric, mình vẫn kèm theo một số cấu hình cụ thể dưới dạng file 3mf. Tên file đơn giản là các tham số thiết kế, ngăn cách bằng dấu gạch dưới. Tất cả các ví dụ này đã được in với:

• PLA
• layer 0.2mm
• six perimeters
• six top/bottom layers
• 15% cubic infill
• organic support chỉ trên bed

Các sheaves và các mặt có overhangs cần được làm sạch (cleanup) một chút sau khi in để fit cho chuẩn.

Các ví dụ đầu tiên dựa trên paracord 4mm và bearing 608.

Đây là “double tackle” cho tỉ số 4:1 rove to disadvantage (tức là kéo xuống thì tải đi lên). Bản này cũng bật tuỳ chọn sheave guard.

Mình đã dùng nó khá nhiều để di chuyển thiết bị trong garage và đã vài lần treo tải 50Kg.

Mình xin nhắc lại: dù nó chạy ổn với mình, mình không đưa ra bất kỳ đảm bảo hay bảo hành nào; nếu nó hỏng và làm hư đồ hoặc tệ hơn là gây thương tích cho người khác thì mình không chịu trách nhiệm.

Giống như các ví dụ khác, mình dùng nút buntline hitch để cố định dây vào load bolts.

Ngoài các phần in ra, bộ này cần thêm:

• năm bu lông 5mm dài 35mm.
• năm đai ốc nyloc 5mm.
• bốn bearing 608.

block_and_tackle_4_608_5_double_a_c_s_s_double_a_c_n.3mf.

Bản này cũng là “double tackle” 4:1 rove to disadvantage nhưng dùng bearing 608 in ra và bu lông âm (recessed bolts).

Dù “bearing” in ra vẫn chạy được, ma sát rất cao nên không hiệu quả cho các tải có ý nghĩa.

Ngoài các phần in ra, bộ này cần thêm:

• năm bu lông 5mm dài 35mm.
• năm đai ốc nyloc 5mm.

block_and_tackle_4_r_608_p_5_double_a_c_s_s_double_a_c_n.3mf

Ví dụ tiếp theo dùng dây polypropylene 6mm, vẫn dùng bearing 608.

Đây là “three fold purchase” cho tỉ số 6:1 rove to disadvantage.

Cách reeving (luồn dây/threading) hơi phức tạp và làm cho hai block bị xoắn lệch nhau 90 độ. Kiểu luồn này là cần thiết để tránh mòn quá mức và giảm ma sát khi hai block ở gần nhau (chocked).

Mình chưa dùng bản này nhiều, nhưng đã test lên tới 100Kg trước khi nó bắt đầu phát ra vài tiếng nghe khá đáng lo.

Mình nghĩ với dây 6mm thì bearing lớn hơn (6002 hoặc 6003) có lẽ là lựa chọn tốt hơn.

Ngoài các phần in ra, bộ này cần thêm:

• năm bu lông 8mm dài 35mm.
• năm đai ốc nyloc 8mm.
• sáu bearing 608.

block_and_tackle_6_608_8_triple_a_c_s_s_triple_a_c_n.3mf

Ví dụ cuối dùng dây polypropylene 10mm và bearing 6004.

Đây là “Gun tackle” cho tỉ số 2:1 rove to disadvantage.

Bản này mình in chỉ để xem thử có chạy không. Nó chạy rất tốt nhưng chỉ có lợi thế 2:1 nên nâng hơn 100Kg thì không dễ, và mình không tự tin vào phần rigging khi chỉ có một điểm liên kết vào load bolts.

Mình có cung cấp file cho “double tackle” nhưng hiện mình không còn bearing 6004 hoặc bu lông 12mm đủ dài để thử (bu lông và bearing cỡ lớn khá đắt, và mình cũng đã tốn nhiều tiền cho dây rồi).

Ngoài các phần in ra, bộ này cần thêm:

• ba bu lông 8mm dài 35mm.
• ba đai ốc nyloc 8mm.
• hai bu lông 12mm dài 35mm
• hai đai ốc nyloc 12mm.
• hai bearing 6004.

block_and_tackle_10_6004_12_single_8_c_s_s_single_8_cable_n.3mf