Viazacie prostriedky a uhly – prečo záleží, pod akým uhlom bremeno zdvíhame?
Téma, ktorá sa týka všetkých zdvíhacích prostriedkov – reťazových, lanových aj textilných väzákov. Uhol, pod ktorým sú pramene zaháčané, patrí medzi kľúčové parametre zdvíhacej operácie.
Pozrime sa na to na príklade dvojpramenného reťazového viazača.
Akonáhle ho zaháčime na bremeno, pramene zvierajú uhol označovaný ako β (beta). V nasledujúcom texte budeme pracovať s prípadom symetrického zdvíhania, kedy sú oba uhly β rovnaké.
Poznámka: Asymetrické zdvíhanie nie je predmetom tohto článku. Je však dôležité mať na pamäti, že pokiaľ pramene nie sú rovnako dlhé, vzniká asymetria ak zdvíhacej operácii je nutné pristupovať odlišne.
Pokiaľ použijeme skracovač a jeden prameň je kratší ako druhý, berie sa vždy do úvahy väčší uhol β. Z bezpečnostných dôvodov ďalej odporúčame pri asymetrickom zdvíhaní považovať za nosný iba jeden prameň, ktorého nosnosť je nutné upraviť (znížiť) podľa skutočného uhla.
Štandardne sa u viazákov rozlišujú dva intervaly pracovných uhlov (uvedené tiež na štítkoch viazacích prostriedkov):
1. 0–45° – nižší uhol, vyššia dovolená nosnosť (koeficient 1,4 × nosnosť prameňa)
- ak máme napríklad reťaz triedy 8 a priemeru 8 s nosnosťou 2000kg, dvojprameň v uhloch 0-45° môžeme maximálne zaťažiť bremenom s hmotnosťou 2800kg
2. 45–60° – vyšší uhol, nižšia dovolená nosnosť (koeficient 1,0 × nosnosť prameňa)
- ak máme napríklad reťaz triedy 8 a priemeru 8 s nosnosťou 2000kg, dvojprameň v uhloch 45-60° môžeme maximálne zaťažiť bremenom s hmotnosťou 2000kg
3. >60° je zakázaný. Ukážeme si prečo.
Prečo uhol zdvíhania hrá rolu
Treba si uvedomiť, že bremeno samo o sebe pôsobí silou (W) smerom k stredu zeme – ide o jednoduché pôsobenie gravitácie.
Pokiaľ bremeno zdvíhame jednoprameňovým väzákom, táto sila pôsobí priamo zvisle dole a nemá sa kam „rozkladať“ ani násobiť.
Akonáhle ale zapojíme viac prameňov, situácia sa mení. Každý prameň je vedený pod určitým uhlom, a preto je nutné rozložiť výslednú silu pôsobiacu na prameň na dve zložky:
- vertikálna (V) – ktorá nesie hmotnosť bremena,
- horizontálna (H) – ktorá pôsobí do strán.
Súčtom týchto dvoch zložiek vzniká výsledná (uhlopriečna) sila T, ktorá pôsobí na jednotlivé súčasti väzáka – na reťaz, hák, spojky a hlavu.
Tieto sily sa menia na základe uhla β, pod ktorým zdvíhame bremeno:
| β (°) od zvislice | Sila v jednom prameni T (kg) | Horizontálna zložka H (kg) | Vertikálna zložka V (kg) | Celková ťažoba W (kg) |
| 10 | 507,89 | 88,19 | 500,17 | 1000,34 |
| 20 | 532,27 | 182,05 | 500,17 | 1000,34 |
| 30 | 577,55 | 288,77 | 500,17 | 1000,34 |
| 40 | 652,93 | 419,69 | 500,17 | 1000,34 |
| 50 | 778,13 | 596,08 | 500,17 | 1000,34 |
| 60 | 1000,34 | 866,32 | 500,17 | 1000,34 |
| 70 | 1462,4 | 1374,21 | 500,17 | 1000,34 |
| 80 | 2880,37 | 2836,61 | 500,17 | 1000,34 |
| 85 | 5738,82 | 5716,98 | 500,17 | 1000,34 |
| 88 | 14331,75 | 14323,01 | 500,17 | 1000,34 |
| 89 | 28659,13 | 28654,76 | 500,17 | 1000,34 |
| 89,5 | 57316,07 | 57313,89 | 500,17 | 1000,34 |
| 89,9 | 286576,85 | 286576,41 | 500,17 | 1000,34 |
| 89,99 | 2865767,02 | 2865766,97 | 500,17 | 1000,34 |
Z nasledujúcej tabuľky je dobre vidieť, ako sa so zväčšujúcim uhlom β mení rozloženie síl – rastie horizontálna zložka H as ňou aj celková výsledná sila T, ktorá pôsobí na väzák aj jeho jednotlivé komponenty (vertikálna zložka a celková ťažoba sa nemení, bremeno sa nestáva ťažšie).
O akú významnú pôsobiacu silu sa jedná sa môžeme presvedčiť v extrémnych polohách:
Pri uhle β = 89,99° pôsobí na reťaz sila takmer 2,9 milióna kg!
K pretrhnutiu by v našom modelovom prípade došlo už pri uhle 82–83°, kedy zaťaženie prekročí 4-násobok povolenej nosnosti. Iste si teraz hovoríte, že taký uhol ste nikdy v praxi nevideli - ale náhle pretrhnutie nie je jediný dôvod na obavy.
Dlhodobo preťažovaný komponent môže zlyhať aj pri nižšom uhle. K plastickej deformácii (nevratnej) tejto ocele dochádza pri 2,5 násobku nosnosti (teda uhol ľahko pod 80 °), čo už nie je tak veľa.
Ďalej ale aj pri nižších stupňoch prekračujúcich 60° (maximálna bežne dovolená hodnota) dochádza k výraznému preťaženiu a zníženiu životnosti všetkých komponentov!
Dlhodobé preťažovanie sa môže prejaviť ako mikrotrhliny, ktoré bežným okom neodhalíte. Mikrotrhliny predstavujú začiatok materiálového zlyhania – aj keď sú spočiatku mikroskopické, majú tendenciu sa pri opakovanom zaťažovaní šíriť a prehlbovať, kým nedôjde k náhlemu prasknutiu alebo úplnému pretrhnutiu súčasti. Preto používame nedeštruktívne testovanie (NTD) – napr. magnetickú defektoskopiu.
Zhrnutie
Než nabudúce skúsite „trochu viac zdvihnúť“, než dovoľuje tabuľka, zvážte riziká. Dlhšia reťaz často vyrieši problém s uhlom bezpečne a bez zbytočného namáhania a preťažovania celého väzáka.
Zdvíhanie bremien v povolených uhloch patrí medzi základné podmienky bezpečnej a spoľahlivej manipulácie. Dodržiavaním stanovených rozsahov nielen predchádzate nečakaným komplikáciám, ale tiež minimalizujete opotrebenie a predlžujete životnosť viazacieho prostriedku.
