WLL, коэффициент запаса и разрушающая нагрузка: что означают цифры
Разница между предельной рабочей нагрузкой, пробной нагрузкой и минимальной разрушающей нагрузкой, откуда берётся коэффициент запаса 5:1 и почему скоба, рассчитанная в тоннах, — не то же самое, что скоба, рассчитанная в метрических тоннах силы.
На такелажной оснастке и в каталогах встречаются три цифры, которые постоянно путают: предельная рабочая нагрузка, пробная нагрузка и минимальная разрушающая нагрузка. Понимание того, на какую из них вы смотрите, отличает безопасный узел от перегруженного.
Три цифры
| Термин | Что это значит |
|---|---|
| Предельная рабочая нагрузка (WLL) | Максимальная нагрузка, на которую элемент рассчитан в нормальных условиях эксплуатации. Это та цифра, с которой работают: в каждом расчёте, каждом плане подъёма и каждом выборе. |
| Пробная нагрузка | Испытательная нагрузка, прикладываемая при изготовлении для проверки элемента; она выше WLL, но значительно ниже разрушения. Для многих подъёмных элементов она составляет от 2 до 2,5 раза WLL. |
| Минимальная разрушающая нагрузка (MBL / MBS) | Нагрузка, при которой элемент разрушается. Это лабораторный результат и никогда не рабочая цифра: тот, кто рассчитывает по ней, не имеет никакого запаса. |
Откуда берётся коэффициент 5:1
Коэффициент запаса — это отношение минимальной разрушающей нагрузки к предельной рабочей нагрузке. Коэффициент запаса 5:1 означает, что элемент, как ожидается, разрушится примерно при пятикратной нагрузке относительно той, на которую он рассчитан в эксплуатации.
Опубликованные данные для распространённых элементов: все рым-крюки из углеродистой стали имеют коэффициент запаса 5:1; рым-крюки из легированной стали от 1 т до 22 т — 5:1, а от 30 т до 60 т — 4,5:1. Для стропов из стального троса требуется коэффициент запаса 5.
Этот запас — не свободная несущая способность, которую можно израсходовать. Он существует, чтобы поглотить то, что расчёт не может учесть точно: динамические эффекты, небольшие угловые нагрузки, износ, разброс при изготовлении и случайный непредвиденный удар.
Почему номинал падает с изменением угла
Номинал, указанный для прямой тяги, не сохраняется автоматически под углом. Когда тяга отклоняется от расчётного направления, несущая способность падает: в случае боковой нагрузки на скобу публикации указывают снижение вдвое и более.
Именно поэтому рым-болты DIN 580 и гайки-рымы DIN 582 публикуют три значения — F1, F2 и F3, — а не одно: несущая способность зависит от направления тяги относительно плоскости кольца.
Единицы: тонны и что они означают
Скоба с маркировкой «WLL 2 т» рассчитана на две метрические тонны силы — примерно 19,6 кН. Каталоги, дающие значения в килоньютонах, выражают ту же величину в другой единице; 10 Н примерно соответствуют 1 кгс, поэтому значение 2 300 Н соответствует примерно 234 кг.
Когда сравниваете таблицы двух поставщиков, сначала проверьте единицу. Значение в фунтах и значение в килограммах близки на малых размерах и быстро расходятся выше них.
Практические правила
- Работайте с WLL, никогда с разрушающей нагрузкой.
- Подбирайте элемент под суммарную нагрузку в точке соединения, включая влияние углов, а не под несущую способность одной ветви стропа.
- Если маркировка не читается, номинал неизвестен. Считайте изделие ненормированным.
- Когда элемент будет подвержен вибрации, вращению или долговременной установке, выбирайте исполнение с механической фиксацией, а не самое удобное.
Коэффициент запаса по типу компонента
Коэффициент запаса не одинаков для всех элементов. Ниже опубликованные минимумы — если значение различается в американской и европейской системах, приводятся оба, а не одно как единственно верное.
| Компонент | ASME (США) | Европа | Примечание |
|---|---|---|---|
| Стропы из стального каната | 5:1 | EN 1492 / EN 13411 | ASME B30.9 требует 5:1. Указанные грузоподъёмности стропов основаны на этом. |
| Плоские синтетические стропы | 5:1 | EN 1492 | ASME B30.9 требует 5:1. Круглые полиэстеровые стропы имеют то же значение. |
| Круглые синтетические стропы | 5:1 | EN 1492 | Как выше. Учитывайте также коэффициент 75 % для удавки, приведённый ниже. |
| Цепные стропы из легированной стали | 4:1 | EN 818 | ASME B30.9 требует 4:1 — это единственный распространённый такелажный компонент ниже 5. |
| Такелажные скобы | не менее 4:1 (B30.26) | 6:1 (EN 13889 класс 6) | Источники расходятся, и разница реальна: ASME B30.26 задаёт 4:1 как нижний предел, тогда как скобы класса 6 по EN 13889, такие как Crosby G-209 / G-210, публикуются с 6:1. Всегда действует значение из сертификата конкретного изделия. |
| Грузовые и подъёмные крюки | не менее 4:1 (B30.10) | по стандарту изделия | ASME B30.10 задаёт 4:1 как нижний предел. Многие опубликованные таблицы крюков его превышают — крюки с проушиной Crosby обычно 5:1, а более крупные легированные исполнения опускаются ниже. |
| Рым-болты | 5:1 (B30.26) | DIN 580 / DIN 582, по направлению | DIN 580 и DIN 582 указывают три направления (F1 / F2 / F3) вместо одного, потому что грузоподъёмность зависит от угла между направлением тяги и плоскостью проушины. |
| Подъём людей (любой компонент) | — | по национальному законодательству | Подъём людей выходит за область действия общих такелажных стандартов и регулируется национальным законодательством. Не предполагайте, что общая такелажная классификация его покрывает. |
Тип строповки тоже меняет грузоподъёмность
Прежде чем применять любой из коэффициентов выше, нужно определить способ строповки. Удавка и корзина начинаются не с одного и того же числа, и эта разница не является мелочью.
| Схема строповки | Основа норматива | Почему |
|---|---|---|
| Вертикальный строп | 100 % | Одна ветвь прямо вверх. Грузоподъёмность с бирки применяется напрямую. |
| Строп в корзину (двойной) | 200 % | Оба конца стропа несут груз. Снижается по sin(угла) ниже 90° и дополнительно за счёт потерь на изгиб D/d. |
| Удавка (обхват) | 75 % | Строп затягивается на грузе. Снижение соответствует напряжению изгиба в точке затяжки — о нём часто забывают. |
| Четырёхветвевой строп | считать как трёхветвевой | Четыре ветви редко делят нагрузку поровну. Если компланарность точек крепления не проверена, нужно исходить из того, что реально несут только две ветви. |
| Двухветвевой строп | 2 × одиночная ветвь, снижение по углу | Как только ветви отклоняются от вертикали, каждая несёт больше половины нагрузки. |
Таблица углов стропа
Это расчёт, который покупатели чаще всего хотят получить готовым. Коэффициент равен синусу угла, отсчитываемого от горизонтали — обратите внимание на это направление, поскольку тот же подъём, описанный от вертикали, даёт другое число.
| Угол к горизонтали | Условие | Коэффициент (sin) | Сохраняемая грузоподъёмность | Рост нагрузки |
|---|---|---|---|---|
| 90° | Вертикаль — базовый случай | 1,00 | 100 % | 1,00× |
| 75° | Наклон, удобный для работы | 0,966 | 97 % | 1,04× |
| 60° | Минимум, рекомендуемый ASME B30.9 для стандартных подъёмов | 0,866 | 87 % | 1,16× |
| 45° | Ниже потери быстро растут | 0,707 | 71 % | 1,41× |
| 30° | Требуется техническая проверка и утверждённый план подъёма | 0,500 | 50 % | 2,00× |
| Менее 30° | Не применять для стандартных подъёмов | менее 0,500 | менее 50 % | более 2,00× |
D/d: чего стоит огибание пальца или кромки
Стропа, огибающая палец скобы, зев крюка или острую кромку, сохраняет лишь часть своей каталожной прочности. Соотношение D/d показывает, какую именно часть.
| Отношение D/d | КПД | На практике |
|---|---|---|
| 1:1 | 50 % | Изгиб вокруг предмета собственного диаметра. Теряется половина прочности. |
| 2:1 | 65 % | Вокруг пальца вдвое больше диаметра стропа. Всё ещё тяжёлый изгиб. |
| 4:1 | 75 % | Часто встречается на практике — и всё же теряется четверть прочности. |
| 6:1 | 83 % | Разумный рабочий минимум для стального каната. |
| 10:1 | 90 % | Свободный изгиб. |
| 20:1 | 95 % | Значение, на котором основано большинство каталожных грузоподъёмностей в корзине. |
| 25:1 | 96 % | Выше этого для большинства каталожных задач поправка не нужна. |
| 40:1 и более | 100 % | Потеря пренебрежимо мала. |
Четыре аббревиатуры, которые стоит знать
Они встречаются в спецификациях и письмах покупателей чаще любых других, и их легко пропустить при чтении. Две из них не разобраны на странице глоссария.
| Термин | Значение | Откуда берётся |
|---|---|---|
| MRC — номинальная грузоподъёмность производителя | Нагрузка, которую производитель заявляет для изделия при определённых условиях испытания. Принята в европейской практике и всё чаще используется в британских спецификациях и спецификациях стран Содружества. | Отличается от WLL тем, что описывает испытанное значение при заявленных условиях, а не общий эксплуатационный предел. Когда в контракте указано MRC, действует это определение. |
| PBF — коэффициент пробной нагрузки | Кратность WLL, при которой изделие подвергается заводскому испытанию нагрузкой. | Обычно 2–2,5 для грузозахватных компонентов. Это заводская испытательная нагрузка, а не эксплуатационное значение и никогда не рабочая нагрузка. |
| DR — design ratio (расчётное отношение) | Отношение минимальной разрушающей нагрузки к предельной рабочей нагрузке. Это та же величина, что коэффициент запаса; в некоторых европейских документах её называют DR. | DR = MBL / WLL, выражается как 5:1, 6:1 и так далее. |
| Пробная нагрузка | Сила в кН, приложенная при испытании нагрузкой. | Используется в сертификатах, где требуется сила в ньютонах, а не масса. |
Расскажите о ваших требованиях
Пришлите спецификацию, количество и пункт назначения — мы ответим коммерческим предложением.