1.0 UREĐAJI ZA VJEŠANJE TERETA 1.1 OPŠTI POJMOVI I PODJELA UREĐAJA ZA VJEŠANJE TERETA Uređaji za vješanje tereta predstavljaju pomoćne elemente kojima se ostvaruje veza između tereta i transportnog uređaja (savitljivog organa mehanizma za dizanje), ili za zahvat tereta. U industrijskoj proizvodnji najšire je primijenjen transport komadnih materijala i jediničnih tereta, te su za isti u primjeni su slijedeći načini zahvatanja: - ovješenjem, - pretovarnom pločom, - prihvatom, - stezanjem, - elektromagnetom, - vakumom Konstrukciona izvedba elementa za vješanje tereta može da ima karakter univerzalnog tipa (za dizalice koje prenose različite terete) ili u izvedbi specijalnog pribora za zahvat materijala koji omogućuju samo transport materijala se određenim osobinama (magnetan, sitnozrnast, jednaki po svom gabaritu, težini, itd.), čime se omogućava znatno brže, jednostavnije i efikasnije odvijanje operacija utovara i istovara materijala. Prema grupama univerzalni uređaji za vješanje materijala mogu se podijeliti na: • užad (čelična ili kudeljna) i lanci za vezivanje tereta • sintetičke trake, • teretne platforme, • kliješta, hvatači i kuke, • noseće grede.
Slika 1.1. Razne izvedbe pomoćnih sredstava za vješanje tereta
U grupu specijalnih konstrukcija za zahvat transportovanog tereta spadaju konstrucione izvedbe sa: • elektromagnetom, • vakumom, • kofama, • grabilicama itd.
1.2. Užad Užadi kao nosivi element tereta dizalica imaju jako veliku konstrukcionu primjenu, razlog u ovome da su pogodna za vezivanje komadnog materijala, odnosno tereta zbog svoje elastičnosti i jednostavnog rukovanja sa komadima različitih fizičkih karakteristika. Kod dizaličnih uređaja užadi imaju dvojaku ulogu te se isti primjenjuju kao elementi za dizanje i nošenje tereta od strane dizaličnog mehanizma ili kao elementi veze između tereta i uređaja za ovješanje tereta. Užadi se prema materijalu izrade mogu podijeliti na: • kudeljna užad, • sintetička užad i • čelična užad. Nosivost užadi ovisna je, osim o materijalu od koga su izrađena i o uglu kojeg uže zaklapa sa vertikalom. U tabeli 1.1. prikazani su podaci nosivosti užadi u zavisnosti od vrste ovješenja i ugla ovješanja kojeg zauzimaju prilikom podizanja tereta (podaci se odnose na jedan krak užeta). Sila zatezanja opterećenog užeta može sa odrediti obrascem: Q Fu = gdje je: z ⋅ cos α − Q – težina tereta (N); − z – broj užadi koje nose teret, − α - ugao između užeta i sile težine tereta Q. Tabela 1.1..
Nosivost užadi u ovisnosti od ugla zavješenja
VRSTE OVJEŠENJA Zatvorena-beskonačna Dvokraka-podesiva Dvokraka-podesiva Dvokraka-podesiva Dvokraka-podesiva Jednokraka Jednokraka-podesiva
Ugao [ 0 ]položaj okomit 45 60 90 120 okomit položaj okomit položaj
NOSIVOST [%] 75 90 87 70 50 100 75
Izbor prečnika užeta za zadatu silu zatezanja vrši se na osnovu obrasca: F Fu max = u ≤ Fkid gdje su: K − Fu – najveća sila u užetu u toku rada, − Fumax – računska sila kidanja posmatranog užeta, − K – stepen sigurnosti, − Fkid – računska sila kidanja užeta utvrđena standardom izabranog tipa užeta ili od strane proizvođača. 1.2.1. Kudeljna užad Užad izrađena od konoplje vrlo su pogodna za vezivanje tereta, a dobre osobine su ima: elastičnost, ne oštećuju teret i ne izazivaju povredu rukovaoca. Zadnjih decenija kudeljnu užad u velikoj mjeri je potisnuta od strane čeličnih užadi, a osnovni nedostaci kudeljnih užadi su: niska nosivost, osjetljivost na vanjske utjecaje (temperatura, vlaga, hemijski utjecaji itd.), relativno kratak vijek trajanja i sve veći zahtjevi ka sigurnosti transportnih sredstava i
njihovih elemenata. Čvrstoća kudeljnih vlakana užeta s obzirom na teorijski presjek kreče se iznad 120 N/mm2, ali vremenom mehaničke osobine kudeljnih užadi opadaju zbog podložnosti mehaničkim povredama i različitim atmosferskim uticajima. Tako smrznuto uže od konoplje ne smije se upotrebljavati dok se ne otopi i osuši. Kudeljna užad se primjenjuju procesu u vezivanju tereta za noseće dijelove dizaličnog mehanizma ili kao vučni element dizaličnog mehanizma u tu svrhu se obično upotrebljavaju užadi ispletena od četiri pramena, mada se koriste i transmisijska užadi koja su pletena od tri pramena ali samo u svrhe tereta za noseće dijelove dizaličnog mehanizma. U eksploataciji se koriste dvije izvedbe kudeljnih užadi: • obične izvedbe i • impregrirane izvedbe. Za razliku do običnih kudeljnih užadi impregrirana užad imaju nešto manje dopušteno naprezane od navedenog za 10 % uslijed slabljenja vlakana od strane smole kojom se premazuju, dok se njihova otpornost prema vlazi znatno povećava. Proces impregniranja vrši se natapanjem užadi u karbolineum, katran ili tome slično. Proračun kudeljnih užadi vrši se samo na istezanje obrascem: π ⋅d2 F= ⋅ σ dop ( N ) 4
Koeficijent sigurnosti za užad od konoplje nalazi se u dijapazonu od: 8 ÷ 20, zavisno od prečnika i stepena rastezljivosti. U tabeli 1.2. prikazane su vrijednosti dozvoljene vučne sile za užad od konoplje. Tabela 1.2. Dozvoljena vučna sila za užad od konoplje Prečnik užeta [mm] 13 16 18 20 Dozvoljena vučna sila [kN] 1,2 2 2,5 3,25
35 10
60 25
Približna vrijednost nosivosti neimpregniranog užeta od konoplje može se odrediti prema obrascu: dnu = 0,7 . d2 ; [mm] 1.2.2. Sintetička užad
Vrijednosti zatezne čvrstoće čelične užadi i užadi od sintetskih vlakana, prikazane su u tabeli 1.3., Za usporedbu tih vrijednosti uzeto je uže od polipropilena (koeficijent sigurnosti: 9). Približne vrijednosti zatezne čvrstoće užadi od prirodnih i sintetskih vlakana, prikazane su u tabeli 1.4. Za poređenje tih vrijednosti uzeta je kvalitetna konoplja sa indeksom 1.
Tabela 1.3. Zatezna čvrstoća čelične i užadi od propilena Prečnik užeta Zatezna čvrstoća [kN] [mm] uže od čelično uže polipropilena 12 7,05 2,5 18 15,9 5,5 24 27,4 9,5 30 42,8 14,3
Tabela 1.4. Indeks čvrstoće užadi Materijal konoplja manila najlon dakron polietilen polipropilen
zatezne Indeks 1 1,25 3,75 2,5 2,2 2,6
Karakteristike sintetičkih užadi su: − velika dilatacija (40%); − mala zapreminska gustina; − niska sklonost ka starenju; − niska sklonost ka primanju vode (poliamidna užad od 5 do15%); − gubljenje čvrstoće uslijed uticaja toplote i trenja; 1.2.3. Čelična užad
Od svih vrsta elemenata za dizanje i vješanje tereta, a i užadi čelična užadi su u najširoj primjeni u industriji. Manje su elastična od kudeljne i užadi od sintetskih materijala , ali su otpornija na vanjske utjecaje (temperaturu, mehanička oštećenja itd.). Ovješenja od čelične užadi, izrađuju se u kombinacijama: zatvorena-beskonačna, dvokraka-podesiva, jednokraka itd o čemu će biti kasnije govora. Nosivost čeličnog užeta je u zavisti od konstrukcione izvedbe istog i ugla vješanja kojeg uže zatvara se vertikalom. žica
jezgro
pramen
pramen
Slika 1.2. Konstrukcija čeličnog užeta
Žice čeličnih užadi se izrađuju hladnim vučenjem (prečnika 0,2...4,2 mm) uz naknadnu termičku obradu tako da se ostvaruje jačina žice na kidanje od Rm= 1570, 1770, 1960 N/mm2. Konstrukcija čeličnih užadi koncipirana je tako da se na specijalnim mašinama pojedine žice pletu u strukove od 7,19 ili 37 žica, a strukovi se naknadno pletu u uže oko jezgra (osnovnog vlakna) koje se izrađuje od kudelje, azbesta ili meke čelične žice. Izbor materijala jezgra vrši se u zavisnosti od radnih uslova u kojima se primjenjuje uže, pri čemu jezgro u osnovi služi za potporu strukova u nošenju opterećenja, a ujedno unutar istog se talože podmazujuća stedstva (maziva). Prilikom opterećenja užeta strukovi vrše pritisak na uže i istiskuju malu količinu maziva, čime se unutrašnje trenje između jezgra i strukova znatno smanjuje. Osim toga prisustvo maziva u užetu nedozvoljava pojavu korozije u
unutrašnjosti užeta. Ukoliko se desi da se podmazujući materijal u unutrašnjosti užeta potroši li zbog toplotnih uticaja ispari čvrstoća užeta ostaje nepromjenjena, ali se životni vijek užeta smanjuje. Zbog toga je potrebno čelična užad s vremena na vrijeme naknadno premazati podmazujućim materijalom sa vanjske strane, kako bi se unutrašnje trenje i habanje svelo na minimalnu mjeru. U zavisnosti od radnih okolnosti u kojima se upotrebljava uređaj sa čeličnim užetom ovisi i izbor osnovnog jezgra, tako za uređaja koji rade u blizini toplotnih izvora primjenjuju se jezgra užeta od azbesta (u skorije vrijeme se gotovo i ne izrađuju ????? ili ?????) ili od meke čelične žice. Čelična užad se primjenjuju za različite svrhe u svim granama industrije, a najčešće se koriste kao: - sredstva za vezivanje i dizanje tereta (razne vrste dizaličnih postrojenja), - sredstva za povlačenje tereta (konvejeri, žičare itd.), - kao vozna sredstva (žičare, kabl kranovi itd), - kao nosiva sredstva (skele, viseći mostovi i sl.).
1.2.3.1 Konstrukcione izvedbe čeličnih užadi
Zavisno od oblasti primjene razlikujemo nekoliko vrsta čeličnih užadi i to užadi sa spiralnim upredanjem, duplog upredanja i sa oblogom, te ista se mogu podijeliti na nosiva (nepokretna) i pokretna užad. Nosiva (nepokretna) užad predstavljaju specifičnu konstrukcionu izvedbu čeličnih užadi koja se koriste nošenje tereta pri čemu ista miruju i opterećena su samo na istezanje. Trenutno se koriste vrste u ove svrhe i to: • spiralna užad i • zatvorena užad. Spiralno uže se oblikuje tako što se oko jezgra namotava nekoliko redova čelične žice tako na iste čine zavojnicu u odnosu na jezgro. Najčešće se primjenjuju kao noseći element kod žičara i kablovskih dizalica. Zatvorena užad predstavljaju modificiranu verziju spiralnog užeta pri čemu oko spiralnog užeta se postavlja nekoliko slojeva profilnih žica (najčešće jedan ili dva sloja, mada ima izvedbi i do 5 slojeva). Ovakvim konstrukcinim rješenjem smanjuje se prodiranje vlage unutar užeta i sila trenja između dodirnih površina i užeta usled glatkosti površine užeta. Pokretna užad se koriste kao nosivi elementi mehanizama za dizanje dizaličnih postrojenja i ista su opterećena nazatezanje, savijanje i uvijanje. Opterećenje na savijanje nastaje prilikom prelaza užeta preko koturača i obavijanjem oko doboša i kao dopunsko opterećenje usled savijanja užeta žice, zbog zavojnog konstrukcionog oblika oblika užeta, se opterećuju na uvijanje. U ovu svrhu se najčešće primjenjuju pramena užad odnosno užad dobivena pletenjem žica prvo u strukove oko jezgra, pa pletenjem strukova u užad oko jezgra (proces je dataljno već opisan u poglavlju 1.2.3). Natezanje nepokretnih užadi se obično vrši sa protu tegovima (npr. kod žičara), izuzeća se dozvoljavaju samo u specijalnim slučajevima. Prema vrsti upredanja strukova oko jezgra razlikujemo unakrsno, istosmjerno i kombinovano upredenu užad, a prema smjeru zavojnice oko koje se motaju na desnohodna ili lijevohodna užadi. Na slici 1.3., prikazano je unakrsno (a) i istosmjerno pleteno uže (b).
smjer struka
smjer struka
smjer žice
smjer žice
a) unakrsno
b) istosmjerno Slika 1.3. Vrste pletenja užadi
Kod jako opterećenih dizalica primjenjuju se paralelno pletena užad, kod kojih se dva susjedna sloja oslanjaju po cijeloj dužini čime su smanjeni površinski pritisci i povećan vijek trajanja užeta. Ovakva konstrukcija dozvoljava primjenu žica različitih prečnika, tako da su unutrašnji slojevi strukova pleteni od tanjih, a vanjski od debljih žica, te su užadi savitljivija i tanja.
Tabela.1.5. Pramena čelična užad 6×7 d=2,...,40 (mm)
6×19 d=6,...,36 (mm)
f=0.47
f=0.49
Warrington 8×19 f=0.435 d=10,...,44 (mm)
NORMALNO PLETENA UŽAD f=0.455 6×19 f=0.455 6×37 d=6,...,64 (mm) d=3,...,56 (mm)
8×37 f=0.431 d=12,...,58 (mm)
PARALELNO PLETENA UŽAD Saele 8×19 f=0.435 6×37 f=0.50 d=10,...,44 (mm) d=10,...,54 (mm)
Warrington 6×19 f=0.49 d=6,...,36 (mm)
Sa žicama za popunu f=0.445 f=0.50 8×19 d=10,...,56 (mm)
Warrington - Saele 6×31 f=0.50 d=10,...,56 (mm)
6×19 d=8,...,44 (mm)
Warrington – Saele 6×36 f=0.50 8×36 f=0.445 d=12,...,56 (mm) d=16,...,68 (mm)
Slabo odvrtljivo 18×7 f=0.52 d=4,...,28 (mm)
Neodvrtljivo 36×7 f=0.53 d=12,...,40 (mm)
1.2.3.1 Dimenzionisanje čeličnih užadi
Stvarna čvrstoća pokretnog užeta (užeta za dizanje tereta) u trenutku puštanja u rad mora da bude minimalno 4,5 puta veća od maksimalne radne sile zatezanje užeta, dok kod nosećih užadi minimalni stepen sigurnosti iznosi 3,5. U zavisnosti od pogonske grupe koeficijent sigurnosti poprima druge vrijednosti, za pokretne užadi vrijednosti stepena sigurnosti dati su u tabeli 1.6. Uže se obično proračunava samo na zatezanje, u slučajevima gdje se očekuje brzo zamaranje materijala užeta potrebno je i provjeriti naprezanje užeta na savijanje (savijanje). Izbor prečnika užeta vrši se na osnovu zadovoljenja slijedećeg obrasca,: d2 ⋅ π ⋅ R m ≥ Fu max = Fu ⋅ K Fkid = A ⋅ R m = f ⋅ gdje je: 4 Fkid – računska sila kidanja izabranog užeta (N), Rm – jačina materijala užeta na kidanje (N/mm2), A 4⋅A f= = - faktor odnosa teorijskog i stvarnog poprečnog presjeka užeta, tabela 1.5. At d2 ⋅ π Fu max – računska maksimalna sila užeta uzimajući u obzir pogonsku klasi dizaličnog mehanizma unutar kojeg djeluje uže (N), Fu – maksimalna sila u užetu (N), K – stepen sigurnosti, tabela 1.6. Tabela 1.6. Stepen sigurnosti za čelična užad Oznaka pogonske klase Naziv
Broj
Laka Srednja Teška Vrlo teška
1 2 3 3
Broj radnih ciklusa na sat
Stepen sigurnosti
do 16 od 16 do 32 od 32 do63 preko 63
4,5 5,5 7 8,5
Standardi prečnici d (mm) za čeličnu pramenu užad iznose: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 32, 36, 40, 44, 48, 52, 56, 60, 64, 68. Na vijek trajanja užeta najveći uticaj ima zamaranje materijala, na što najveći uticaj ima savijanje. Tako uže kada pređe izvjestan broj savijanja sklono je kidanju. Eksperimentalnim putem došlo je se do spoznaje da dužina vijeka u zavisnosti od savijanja zavisi od odnosa
najmanjeg prečnika kotura (doboša) i prečnika užeta odnosno Dmin/du i odnosa najmanjeg prečnika kotura (doboša) i prečnika žice užeta odnosno Dmin/δ. Tabela........ kompezacioni faktor Broj 1 2 3 4 savijanja
D min d
16
20
23
25
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
26,5
28
30
31
32
33
34
35
36
37
37,5
38
1.2.4. Ovješenje tereta užetom
U svrhu ovješenja tereta najčešće se koriste užad i lanci. Čelična užad za vezivanje su lakša od lanaca, ali imaju veću osjetljivost pri povećanim temperaturama i zbog svoje veće krutosti. Na slici 1.4., dat je prikaz nekoliko načina zahvatanja materijala ovješenjem, primjenom čelične užadi.
a) b) c) d) c) Slika 1.4. Vrste ovješenja od užadi; a) zatvorena-beskonačna, b) dvokraka-podesiva, c) jednokraka, d) jednokraka-podesiva.
Za terete manjih veličina često se koriste kudeljna i sintetička užadi, koja su često pogodnija od čeličnih, zbog svoje velike savitljivosti i lakše manipulacije. 1.3. Čelični lanci
Čelični lanci koji se primjenjuju unutar dizaličnih konstrukcija mogu se podijeliti u dvije osnovne grupe: - zavareni lanci i - zglobni (Galovi) lanci. Pored prenosa obrtnog momenta ovi lanci se češće koriste kao sredstva za vezivanje i ovješenje komadnih tereta (zavareni lanci DIN 766 i zglobi lanci DIN 8150). Za srednja opterećenja češće se primjenjuju zavareni kolutni lanci, a za ovješenje tereta veće mase obično se primjenjuju zglobni lanci. Prilikom vezivanja i ovješenja tereta primjenjuju se razne ovjesnica zavisno od oblika i mase tereta. Na slici 1.5., prikazane su lančane ovjesnice za vezivanje tereta.
a) Jednokraka b) Podesiva-jednokraka c) Zatvorena d) Višekraka Slika 1.5. Lančane ovjesnice za vezivanje tereta
1.3.1. Zavareni lanci
Zavareni lanac, slika 1.6., predstavlja konstrukcioni vezu nekolicine karika ovalnog oblika u dvije ravni koje su normalne jedna na drugu, pri čemu se svaki druga karika nalazi u istoj ravni. Ovakav položaj karika omogućava kretanje lanca u svim ravnima. Najosjetljivije mjesto karike predstavlja mjesto spoja karike odnosno zavar. Karike imaju ovalan oblik s tim da mogu biti kratke ili duge izvedbe (t > 5·d), pri čemu su izrađene od čelika kružnog poluprečnika sa jačinom na kidanje od Rm=370...450 (N/mm2). Lanci sa dugim karikama se inače ne koriste kod dizaličnih mašina zbog povećanog naprezanja karike uslijed savijanja iste. Konstrukcione izvedbe kratkih karika dijele se na: • kalibrirane – korak odstupa ±3%, a nominalna širina za ±5% od nominalnih veličina, • nekalibrirane – dimenzije variraju do 10% nominalnih dimenzija.
Slika 1.6. Osnovne dimenzije zavarenih lanaca
Pored neujednašenosti krivina na raznim beočuzima i sama neujednačenost strukture materijala beočuga na mjestima zavara otežava proračun stvarnog naprezanja materijala u stranicama beočuga. Zbog navedenih razloga izbor i dimenzionisanje zavarenih lanaca se vrši ne na osnovu stvarnig lanaca koji vladaju unutar beočuga, već se odvija orijentaciono. Karike zavarenih lanaca se proračunavaju na zatezanje obrascem: d2 ⋅ π Fmax = 2 ⋅ ⋅ σ zdoz gdje je: 4 Fmax – najveća sila kojoj je lanac izložen, d – prečnik karike, σzdoz - dozvoljeni napon na zatezanje. Proračun se može izvršiti i primjenom stepena sigurnosti lanca: F Fmax = M gdje je: S FM – sila kidanja lanca (N), S – stepen sigurnosti zavarenih lanaca, tabela.1.7.
Tabela 1.7 – stepen sigurnosti zavarenih lanaca Brzina do 0,25 do 0,5 dd 1 do 1,5 kretanja lanca (m/s) Stepen 5 6 8 sigurnosti S
Standardne vrijednosti zavarenih lanaca prema DIN 766 date su u tabeli 1.8. Tabela 1.8 – Vrijednosti zavarenih lanaca okruglog presjeka za dizalice DIN 766 t (mm)
b(mm)
Normalni materijal nazivna debljina d (mm) 7 8 9 10 11 13 14 16 18 20 23
22 24 27 31 36 41 41 45 50 56 64
23 26 30 34 36 44 47 54 60 67 77
nosivost lanca (kg) 450 630 800 1000 1120 1600 2500 3150 4000 5000
sila kidanja (N) 18000 25000 32000 40000 44800 64000 100000 126000 200000 252000
poboljšani materijal nosivost lanca normalne za izvedbe dizalice (kg) (kg) 450 630 630 800 800 1000 1000 1250 1250 1600 1600 2120 2120 2500 2500 3150 3150 4000 4000 5000 5000 6700
sila kidanja (N)
Masa lanca (kg/m)
25200 32000 40000 50000 64000 84800 100000 126000 160000 200000 268000
1,0 1,35 1,8 2,25 2,7 3,8 4,4 5,8 7,3 9,0 12,0
1.3.2. Zglobni lanci
Zglobni (Galovi) lanci imaju primjenu kod dizaličnih postrojenja velike nosivosti i malih brzina dizanja. Osnovnu prednost zglobnih lanaca nad zavarenim ogleda se u većoj sigurnosti i savitljivosti, pri manjem trenju u odnosu na zavarene lance. Konstrukciona izvedba zglobnih lanaca prikazana je na slici 1.8., te se isti sastoje iz višestrukih redova lamela koje su međusobno spojene osovinicama, slika 1.7. Dopušteno opterećenje zglobnih lanaca je zavisno od brzine kretanja koja obično iznosi od 0,2 ...0,3 (m/s), dok se pri većim brzinama dozvoljeno opterećenje znatno smanjuje.
Slika.1.7. Konstrukcija zglobnog lanca (1. vanjska lamela, 2. unutrašnja lamela,3. osovinica, 4. čahura, 5. rolna)
Materijal od kojih se izrađuju lamele je Č.0645 i Č.1730, dok se osovinice izrađuju od materijala Č.0545. Proračun zglobnih lanaca vrši se samo na zatezanje i za isti se primjenjuje obrazac ....., pri čemu se usvaja stepen sigurnosti koji je zavisan od brzine kretanja zglobnog lanaca, tabela ... Sila kidanja lanca se određuje eksperimentalnim putem i njene vrijednosti za različite dimenzije zglobnog lanca dati su u tabeli 1.9.
Slika 1.8. Izgled zglobnih lanca prema DIN 8150 Tablica 1.9. Zglobni lanci prema DIN 8150 Korak t b d1 (mm) (mm) (mm)
Broj d2 e1 g1 g2 a lamela u (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) svakom članku 1,3 3 2 0,65 2 2,3 5 3 1 2 2,6 16 7 5 1 2 3 19 8 6 1,5 2 4 26 12 9 2 2 6 32 15 11 2 2 8 41 18 13 3 2 g 57 20 15 3 4 10 60 26 18 3 4 12 65 30 22 3 4 14 69 35 24 3 4 16 96 38 26 4,5 21 114 40 28 6 4 23 119 45 30 6 4
Masa (kg)
3,5 6 8 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
2 4 6 8 12 15 18 20 22 25 30 35 40 45
2 3 3,5 4 5 8 10 11 12 14 17 22 24 26
0,07 0,16 0,25 0,40 0,70 1,10 1,75 3,40 4,50 4,70 6,40 10,6 15,5 18
70
50
32
28
156
55
-
6
6
33,5
80 90 100 110 120
60 70 80 90 100
36 40 45 50 55
32 36 40 45 50
170 199 238 250 276
60 70 30 90 100
-
6 7 7 7 8
6 6 8 8 8
38,2 53,0 76,6 90 112
Najmanja sila a d3 g2 kidanja (mm) (mm) (mm) (kN) 0,075 0,125 0,15 0,25 15 6 0,50 20 9 18 1,25 25 10 20 2,50 30 12 25 4,00 40 14 30 6,00 45 16 35 8,00 50 18 40 10,00 55 22 45 15,00 60 26 50 20,00 65 32 55 25,00 70 36 60 40 70 85 37,50 100 71 120 50,00 100 50 85 75,00 12 0 60 100 100,00 140 70 120 125,00 160 80 140 150,00 180 90 160
e2 e3 (mm) (mm) 7,5 11 13 17 24 27 35 50 52 57 62 89 107 113 147 147 158 183 223 235 261
67 87 92 101 107 140 152 170 212 212 2 32 2 65 3 08 326 356
1.3.3. Ovješenje tereta čeličnim lancima
Lanci za vješanje napravljeni su os zavarenih beočuga i izvode se sa karikom i kukom, slika 1.8. Standardima je propisano da svaki lanac ima obilježenu dozvoljenu nosivost na sebi i mora se podvrgnuti provjeravanju svakih pola do jedne godine. U slučajevima primjene lanca za nošenje sa tri ili više krakova postoje tablice u kojima se na osnovu ugla vješanja može odrediti nosivost lanca. Na slici 1.9. prikazani su primjeri ovješanja tereta lancom za terete različitog oblika. Prilikom ovješanja treba izbjegavati direktno savijanje beočuga, na slici 1.10. dat je prikaz ispravnog odnosno neispravnog vezivanja tereta lancima.
Slika 1.9. Mogućnosti vezivanja i ovješenja tereta lancima
a) nepravilno b) pravilno Slika 1.10. Načini vezivanja tereta
Načini kombiniranog vezivanja i ovješenja tereta, čeličnim užadima i lancima, prikazani su na slici 1.11. Standardne izvedbe lanaca za ovješanje prikazane su na slici 1.12.
Slika 1.11. Načini vezivanja tereta lancima i čeličnim užadima
Slika 1.12. Standardni lanci za ovješanje
Prilikom transporta dobara cestama ili morskim putem za osiguravanje transportovanog materijala koriste se specijalne izvedbe konstrukcione izvedbe za ovješanje, slika 1.13.
Slika 1.13. osiguravanje tereta tokom transporta
1.4. Kuke
Kuke su direktni elementi koji učestvuju u procesu vješanja tereta ili se koriste kao noseći elementi pomoćnih sredstava za prenos tereta (traverze, noseće ploče , elektromagneti, grabilice, ...). Oblik i dimenzija im zavisi od mase tereta i uslova u kojima rade, pri čemu se teži da dimenzije budu što manje uz zadovoljenje sigurnosnih aspekata, što se naročito odnosi na težinu i visinu kuke. Izrađuju se kovanjem, livenjem ili u sklopu od nekoliko lamela od materijala Č.1330, Č.1331 i Č.1205. Kovane kuke su znatno jače i sigurnije od livenih kuka. Kuke se mogu podijeliti u tri konstrukcione grupe: • jednokrake kuke (nosivosti do 50 t, mada postoje i izvedbe do 250 t), • dvokrake kuke (za nosivosti preko 20 t), • lamelaste kuke (za nosivosti preko 100 t i za radna okruženja u kojima djeluju visoke temperature). 1.4.1. Jednokrake kuke
Jednokrake kuke imaju široku primjenu u procesu vješanja komadnog terete i najčešći su element koji sa kojim se susrećemo u praksi. Na gornjem dijelu kuke nalazi se vrat kružnog presjeka kojim se ostvaruje vijčana veza sa traverzom, dok zakrivljeni dio kuke ima trapezni poprečni presjek pri čemu je unutrašnja stana šira. Preimućstvo trapeznog presjeka nad okruglim ili eliptičnim je u boljem iskorištenju materijala, kao i u lakšoj izradi. Za manje veličine tereta koriste se i modifikovane konstrukcije na slici .1.14. prikazana je izvedba kuke sa uškom.
Slika 1.14.
Kuke su standardizovane po DIN 687, tabela..... Njihov odabir se vrši na osnovu veličine nosivog tereta i podataka koji su dati od strane proizvođača, te se provjeravaju naprezanja u karakterističnim presjecima kuke, slika .1..15. Kuka je napregnuta na istezanje na vratu i na složeno naprezanje od strane savijanja i istezanja na savijenom dijelu kuke.
Naponi u jezgru zavojnice: Q σz = ≤ σ zdoz N / mm2 gdje je: A π ⋅ d 2o - površina poprečnog presjeka jezgra zavojnice, A= 4 Q – nosivost tereta, σzdoz - dozvoljeni napon na istezanje.
[
]
Visina navrtke navrke određuje se na osnovu dozvoljenog pritiska obrascem:
4⋅Q⋅t (mm) gdje je: π ⋅ (d 2 − d 2o ) ⋅ p t – korak zavojnice navoja, d – spoljašnji prečnik zavojnice, do – unutrašnji prečnik zavojnice, p=30÷35 N/mm2-dozvoljeni pritisak dodira za čelik o čelik. H=
Navoj vrata kuke se u zavisnosti od opterećenja i prečnika zavojnice izrađuje kao metrički, testerasti ili trapezni.
Slika 1.15.
Trenutno u literaturi se mogu naći nekoliko vidova proračuna zakrivljenog dijela kuke, koji su koncipirani na slijedeći način: − pretpostavkom da je kuka ravan štap ekscentrično opterećen; − analizom kuke kao zakrivljenog nosača (rezultati imaju realne vrijednosti). Pri približnom proraćunu pretpostavlja se da je kuka ravan nosač opterećen ekscentrično, pri čemu rezultati odudaraju od stvarnih vrijednosti za 20...30%. Složeno naprezanje, odnosno naprezanje na istezanje uslijed sile tereta Q i na naprezanje na savijanje uslijed momenta M s = Q ⋅ R , provjeravaju se u karakterističnim presjecima kuke A-B. Naprezanje kuke u presjecima A-B provjerava se obrascem: Q M s1 σiI − II = σzI − II + σsI − II = ± N/mm2 ≤ σidoz N/mm2 gdje je: A1 W1 / 2 b + b2 h1 mm2 - površina presjeka poprečnog presjeka za približno trapezni − A1 = 1 2 oblik, I − W1 / 2 = 1 mm3 - otporni momenti, e1 / 2
[
[
[
]
[
]
]
]
[
]
−
I1 =
b12 + 4 ⋅ b1 ⋅ b2 + b22 3 ⋅ h1 mm4 - moment inercije, 36 ⋅ (b1 + b2 )
−
e1 =
h1 b1 + 2b2 ⋅ ; e 2 = h1 − e1 [mm] - položaj težišta presjeka od krajnjeg vlakna, 3 b1 + b 2
−
⎛a ⎞ M s1 = Q⎜ + e1 ⎟ = Q ⋅ R 1 [kNm] - moment savijanja u krivom dijelu kuke, ⎝2 ⎠
a + e1 [mm] - poluprečnik krivine neutralne ose. 2 Dopunska provjera može se i provjeriti i u presjeku C-D u zavisnosti od ugla α pri tome moment savijanja iznosi: Q M s 3 = ⋅ tgα ⋅ X [kNm] 2 −
R1 =
Proračun kuke uzimajući u obzir da je ista zakrivljeni nosač daje gotovo tačan uvid u veličinu stvarnih naprezanja u kritičnim presjecima, koja se određuju na osnovu izraza: Q M s1 r1 / 2 − rn1 σiI − II = + ⋅ ≤ σidoz N/mm2 gdje je: A1 A1 ⋅ e r1 / 2 Q – sila tereta koja opterećuje kuku; A – površina trapeznog presjeka; r – radijus zakrivljenosti nosača; χ – pomočni koeficijent koji zavisi o obliku presjeka i zakrivljenosti nosača; y – udaljenost napregnutih vlakana od ose kroz težište presjeka.
[
]
Do maksimalnog naprezanja na zatezanje u krajnjoj tačci presjeka dolazi se ako se u predhodni izraz uvrsti y=-e1. budući da je R=a+e1. Q Q(a + e1 ) Q ⋅ (a + e1 ) 1 y σA = − − ⋅ ⋅ = A A⋅r A⋅r χ y+r =
Q ⎡ a + e1 ⎛ 1 y ⎞⎤ Q ⎡ a + e1 ⎛ 1 e1 ⎞⎤ ⎟⎟⎥ = ⋅ ⎜⎜1 − ⋅ ⋅ ⎢1 − ⋅ ⎜⎜1 + ⋅ ⎟⎟⎥ = ⋅ ⎢1 − A ⎣ r r ⎝ χ y + r ⎠⎦ A ⎣ ⎝ χ r + e1 ⎠⎦
Q ⎡ a + e1 ⎛ 1 e1 ⎞⎤ Q ⎡ ⎛ 1 e1 ⎞⎤ ⋅ ⎢1 − ⋅ ⎜1 − ⋅ ⎟⎥ = ⋅ ⎢1 − ⎜1 − ⋅ ⎟⎥ A ⎣ a + e1 ⎜⎝ χ a ⎟⎠⎦ A ⎣ ⎜⎝ χ a ⎟⎠⎦ Q 1 e σA = ⋅ ⋅ 1 A χ a Istim načinom dolazi se i do maksimalnog naprezanja u tačci B, ukoliko se u osnovni obrasac uvrsti da je y2=e2. =
1.4.2. Dvokrake kuke
Dvokrake kuke imaju primjenu kod nosivosti preko 20 t, pri čemu su naprezanja povoljnija nego kod jednostranih kuka jer imaju simetrično vezivanje tereta. Proračun je sličan kao i kod jednokarakih kuka, a provjera napona se vrši u vratu kuke i presjecima I-II i III-IV. Najveći napon u tim presjecima imaće svoju vrijednost pri uglu zaklapanja sa nosećim užetom od α=π/2 sa vertikalom. Sila savijanja u presjecima A-A i B-B su: Q sin(α + β ) Q [kN ] FnA − A = ⋅ tgα [kN ] FnB− B = ⋅ 2 2 cos α Moment savijanja u presjecima A-A i B-B je: Q M sA − A = FnA − A ⋅ x = ⋅ tgα ⋅ x [kNm] 2
Q sin (α + β ) ⋅ y [kNm] ⋅ 2 cos α Složeni napon može se odrediti pretpostavkom da je kuka ravan štap ekscentrično opterećen na osnovu izraza: Q sin(α + β ) M s N/mm2 ≤ σidoz N/mm2 ± σiI − II = σ zI − II + σsI − II = ⋅ 2 ⋅ A 2 ⋅ cos α W1 / 2 Ili analizom kuke kao zakrivljenog nosača: Q sin (α + β ) M s r1 / 2 − rn1 + ⋅ ≤ σidoz N/mm2 σiI − II = ⋅ 2 ⋅ A 2 ⋅ cos α A⋅e r1 / 2 M sB − B = FnB − B ⋅ y =
[
]
[
[
]
]
1.4.3. Lamelaste kuke
Lamelaste kuke najčešće se primjenjuju unutar dizaličnih postrojenja za dizanje livaoničkih lonaca u livnicama i čeličanama. Imaju sličan geometrijski izgled kako i kovane kuke pri čemu su sastavljene od nekolicine lamela. Između pojedinih lamela ostavljen je razmak ili materijal sa lošom temperaturnom provodljivošću kako bi se onemogućilo rasprostiranje toplote među susjednim lamelama. Glavni razlog primjene ovog tipa kuka u temperaturski otežanim uslovima je dobivanje zadovoljavajuće sigurnosti unutar procesa rada. Tako u slučaju pojave naprsline jedne lamele ostale mogu da prenesu teret dok se kuka ne zamjeni. 1.4.4. Vješanje kuke
Konstrukciona izvedba veze kuke sa savitljivim užetom generalno zavisi o broju krakova užeta sa kojim se želi ostvariti veza. Pa se stoga veze mogu podijeliti u dvije konstrukcione grupe: − veza kuke o jedno uže – veza spajalicama, veza konusom itd., − veza kuke sa nekolicinom krakova užeta – veza donjom koturačom. Kod dizalica nosivosti od 3 t teret se veže o jedan krak užeta pa se kuka veže direktno za noseći element, dok se kod većih nosivosti od 3 t primjenjuje donja koturača koja je vezana za nekolicinu krakova nosećeg užeta.
Slika 1.16.
1.4.4.1 Veza spajalicama
Najjednostavniji način ostvarenja veze između kuke i užeta je spajanje pomoću spajalice, pri čemu se u cilju zaštite užeta od habanja na nosećem dijelu postavlja specijalna karika profilisanog presjeka. Potreban broj spajalica određuje se, na osnovu sile zatezanja svih zavrtnjeva, obrascem: c ⋅ Fu c ⋅ Fu gdje je: F⋅w = ⇒F= 2 2⋅w Fu – sila u užetu (N); F – potrebna sila zatezanja svih zavrtnjeva (N); w ≈ 0,35 - koeficijent specifičnog otpora proklizavanja užadi; c=1,25 – koeficijent sigurnosti;
a.)
b.) slika
Na osnovu poznate sile zatezanja potrebno je provjeriti napone u presjecima zavrtnja: 1,3 ⋅ F σz = ≤ σ zdoz gdje je: π ⋅ d12 z⋅ 4 1,3 – koeficijent kojim se u obzir uzima dodatni napon zavrtnja na uvijanje koji nastaje prilikom zatezanja navrtke; z – broj zavrtnja (po dva na svaku spajalicu); d1 – unutrašnji prečnik zavojnice zavrtnja; σzdoz = 80...90 (N / mm2 ) - dozvoljeni napon na istezanje zavrtnja od materijala Č.0345. Tabela 1.10. Dimenzije karika Prečnik užeta mm D L R 3,6 ... 3,9 10 15 13 3,9 ... 4,7 14 20 16 4,7 ... 5,5 18 25 20 5,5 ... 6,6 22 30 24 6,6 ... 7,8 26 35 26 7,8 ... 9,5 30 45 38 9,5 ... 11 35 50 39 11 ... 13 40 55 40 13 ... 15 45 65 52 15 ... 17 50 70 54 17 ... 18,5 55 80 65 18,5 ... 20,5 60 90 76 20,5 ... 22,5 65 100 87 22,5 ... 24,5 70 110 99 24,5 ... 26,5 80 120 .102 26,5 ... 28 90 130 103 28 ... 30,5 95 140 115
Dimenzije karike u nm B L1 7 24 8 31 9 38 10 45 12 52 14 65 16 73 20 82 23 98 25 106 27 122 29 137 32 152 34 166 36 177 40 190 42 205
r 2,5 3 3 4 5 6 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
s 2 3 3 4 4 4 5 6 7 8 9 10 10 11 11 12 12
s1 2,5 3 3 4 5 6 6 7 8 9 10 12 13 14 15 16 18
Tabela 1.11. dimenzije spajalica Prečnik užeta du (mm) 4,8 6,2 8,7 11 13 15
Dimenzije spajalice (mm) d1 6 6 10 10 17 12
C 15 15 22 22 30 30
H 30 30 50 50 60 75
A 28 28 45 45 60 60
B 15 15 25 25 35 45
H1 10 12 16 20 24 28
b 5 6 8 10 12 14
Prečnik užeta du (mm) 19.5 24 28 34,5 39
Dimenzije spajalice (mm) d1 16 20 24 24 30
C 35 40 55 65 65
H 90 125 140 150 160
A 70 90 110 125 125
B 55 65 75 90 90
H1 30 34 40 40 40
b 16 20 20 20 20
1.4.4.2 Veza konusom
Provlačenjem užeta kroz uži dio konusnog priključka i raspletanjem žica užeta te njihovim povijanjem naviše ostvaruje se veza užeta sa kukom pomoću konusnog dijela prikazanog na slici...... Naknadno se uže zalije olovom ili bronzom kako bi se dodatno osigurala veza. Tabela 1.12. Dimenzije konusnih vezača Prečnik užeta du (mm) a b c d 6 ... 7 50 18 11 26 8 60 20 13 30 10 75 25 16 35 12 90 30 19 42 14 105 33 21 50 16 120 40 25 60 18 ... 20 150 50 30 70 22 ... 24 180 60 38 82 26 ... 30 210 73 42 102
Dimenzije konusnih vezača (mm) e f g h 17 18 16 4 20 21 19 5 24 25 23 6 28 32 27 7 32 35 31 7 38 43 37 9 46 54 46 11 55 64 54 13 70 72 66 16
i 4 5 6 7 7 9 11 13 16
k 12 13 16 20 22 25 32 38 46
l 9 10 12 14 16 18 22 26 30
m 9 10 12 14 16 18 22 28 32
Radi lakšeg sklapanja i rasklapanja češće se primjenjuje konstrukciona izvedba, prikazana na slici....., gdje se unutar konusnog dijela uvlači uže omotano o klin. 1.4.4.3 Donja koturača
Pri teretima većim od 3 t i pri vješanju o više krakova užeta kuka je u sklopu sa donjom koturačom, pri čemu postoje dvije izvedbe odnosno duge i kratke. Osnovna razlika ove dvije konstrukcije je u položaju kuke u odnosu na osu koturova. Pri dugoj izvedbi kuka se nalazi ispod koturova, dok pri kratkoj veza je ostvarena u osi koturova, slika....... Opterećenje tereta se sa vrata kuke koji prolazi kroz otvor traverze, te na osnovu navrtke i aksijalnog ležaja prenosi opterećenje na donju koturaču. Donji prsten aksijalnog ležaja može da bude ravan ili sferičan, čime se u malim granicama omogućava otklanjanje ose kuke u vertikalnoj ravni a da se pritom vrat kuke nenapreže savijanje.
Kod duge izvedbe koturače poprečni nosač, traverza koja ostvaruje vezu između kuke i koturova, oslonjen na bočne limove
a.)
b.) Slika 1.17.-a.) traverza donje koturače, b.) donja koturača
(ispraviti zadatak) Napon na savijanje na sredini traverze određuje na osnovu momenta savijanja M s = F1 ⋅
lo , te 4
je dat izrazom: l F1 ⋅ 0 M sI − I 4 σsI − I = = ≤σ N / mm2 (B − d 2 ) ⋅ h 2o sdoz WI − I 6 Na krajevima traverze nalazi se ležište čije se dimenzioniranje vrši na osnovu napona na savijanje i dozvoljenog površinskog pritiska. Moment savijanja na kraju traverze ima
[
vrijednost M s =
]
F1 s1 + s ⋅ , odnosno napon savijanja je dat izrazom: 2 2
σ II − II
M = sII − II = WII − II
s1 + s 2 4 ≤σ sdoz N / mm 2 π ⋅ d5 32
F1 ⋅
[
]
Površinski pritisak između nosećih limova i rukavca traverze određuje se obrascem: p=
[
F1 F1 = ≤ pdoz = 80...120 N / mm2 A 2 ⋅ d 5 ⋅ (s1 + s)
]
Normalni napon koji se javlja pri istezanju bočnih limova u presjeku........... σA − A =
[
Q N / mm2 2⋅b⋅s
]
σB− B =
[
Q N / mm2 2 ⋅ (b − d ) ⋅ s
]
Slika 1.18.
1.5 Uzengije (stremeni)
Uzengije se primjenjuju pri težinama tereta preko 100 t, osnovna prednost uzengija nad kukama je u maloj težini istoga, dok je nedostatak u otežanom ostvarenju veze sa užetom. Uzengije mogu biti kovane ili zglobne. Da bi se teret okačio o uzengiju potrebno je da se uže provlači kroz otvor uzengije. Kako je horizontalni dio čvrsto vezan sa bokovima uzengije, to se opterećenje prenosi i na bokove, te u njima izaziva dodatne napone od momenta savijanja. Proračun uzengije je komplikovan i dug, te se u praksi primjenjuje uprošćeni proračun pri čemu je za horizontalni dio uzengije pretpostavljeno da se ponaša kao greda koja je uklještena na oba kraja. Pri proračunu provjerava se napon u horizontalnom – poprečnom dijelu uzengije i u stranicama.
a.) Slika.1.19. a.) zglobna uzengija, b.) kovana uzengija
b.)
Naprezanja na horizontalnom određuju se obrascem: M F σ = s1 + 1 ≤ σd N / mm2 gdje je: W A Q⋅l − Ms = + F1 ⋅ x [Nm] - moment savijanja na sredini poprečnog dijela uzengije, 6 − Q [N ] - težina tereta, − l [mm] - dužina horizontalnog dijela uzengije izmjerena po neutralnoj osi presjeka,
[
−
F1 =
−
W=
−
]
α Q ⋅ tg [N ] - sila pritiska na horizontalni dio uzengije, 2 2
[ [
] ]
a2 ⋅ b mm3 - otporni moment eliptičnog poprečnog presjeka, b A = π ⋅ a ⋅ b mm2 - površina poprečnog presjeka,
Bočne strane uzengije opterećene su na zatezanje silom: Q [N ] , F2 = α 2 ⋅ cos 2 a na mjestu prelaza u horizontalni dio opterećene su na savijanje. Zglobnim uzengijama se izbjegavaju nedostatci jednodijelnih uzengija, pri čemu su bočne strane uzengije opterećene na zatezanje: F σz = ≤ σ zd N / mm2 gdje je: A Q [N ] - sila u bočnoj starani, − F= α 2 ⋅ cos 2 2 − A mm - površina poprečnog presjeka, Horizontalni poprečni nosač proračunava se kao štap, oslonjen na dva štapa sa krivolinijskom osom, a opterećen je momentom savijanja: Q⋅l Ms = + F1 ⋅ c N / mm2 gdje je: 4
[
[
]
]
[
]
−
F1 =
α Q ⋅ tg [N ] - sila pritiska na poprečni nosač. 2 2
1.7. Noseće grede (traverze)
1.8. Kofe, grabilice,
Za prenos rasipnih materijala primjenjuju se specijalne konstrukcije kojima bi se obezbijedilo zahvatanje određene količine (kofe, grabilice) ili korištenjem magnetne karakteristike istoga (transport elektromagnetom). Kofe su trasportna pomoćna sredstva koja se koriste za transport rasipnog materijala pri čemu se izrađuju i do zapremine od 10 m3. Glavni nedostatak kofa potreba za dodatnim uređajem koji bi vršio punjenje iste. Postoji nekoliko vrsta kofa pri čemu su najviše u upotrebi kofe koje se podizanjem graničnika prevrću i kofe za čiji je rad potrebno dva doboša. Grabilice su najčešća primjenjivana pomoćna sredstva dizalica za prenos velikih količina rasipkastih materijala.
Slika ......... grabilica rude iz brodova (DEMAG) (1.
2.
3. glava, 4.
5. čeljusti, 6.
)
1.9. Elektromagneti i vakum
Dizanje i premještanje transportovanih tereta elektromagnetom primjenjuje se kod materijala sa dobrim magnetnim osobinama. Sila dizanja postignuta elektromagnetnim uređajima za dizanje je u zavisna od temperature, te hemijskih i geometrijskih karakteristika tereta koji se diže.
