Vázací prostředky a úhly – proč záleží, pod jakým úhlem břemeno zvedáme?
Téma, které se týká všech zvedacích prostředků – řetězových, lanových i textilních vazáků.
Úhel, pod kterým jsou prameny zaháčeny, patří mezi klíčové parametry zvedací operace.
Podívejme se na to na příkladu dvoupramenného řetězového vazáku.
Jakmile jej zaháčíme na břemeno, prameny svírají úhel označovaný jako β (beta).
V následujícím textu budeme pracovat s případem symetrického zvedání, kdy jsou oba úhly β stejné.
Poznámka: Asymetrické zvedání není předmětem tohoto článku.
Je však důležité mít na paměti, že pokud prameny nejsou stejně dlouhé, vzniká asymetrie a ke zvedací operaci je nutné přistupovat odlišně.
Pokud použijeme zkracovač a jeden pramen je kratší než druhý, bere se vždy v úvahu větší úhel β. Z bezpečnostních důvodů dále doporučujeme u asymetrického zvedání považovat za nosný pouze jeden pramen, jehož nosnost je nutné upravit (snížit) podle skutečného úhlu.
Standardně se u vazáků rozlišují dva intervaly pracovních úhlů (uvedené také na štítcích vázacích prostředků):
1. 0–45° – nižší úhel, vyšší dovolená nosnost (koeficient 1,4 × nosnost pramene)
o pokud máme například řetěz třídy 8 a průměru 8 s nosností 2000kg, dvoupramen v úhlech 0-45° můžeme maximálně zatížit břemenem o hmotnosti 2800kg
2. 45–60° – vyšší úhel, nižší dovolená nosnost (koeficient 1,0 × nosnost pramene)
o pokud máme například řetěz třídy 8 a průměru 8 s nosností 2000kg, dvoupramen v úhlech 45-60° můžeme maximálně zatížit břemenem o hmotnosti 2000kg
3. >60° je zakázaný. Ukážeme si proč.
Proč úhel zvedání hraje roli
Je třeba si uvědomit, že břemeno samo o sobě působí silou (W) směrem ke středu země – jde o prosté působení gravitace.
Pokud břemeno zvedáme jednopramenným vazákem, tato síla působí přímo svisle dolů a nemá se kam „rozkládat“ ani násobit.
Jakmile ale zapojíme více pramenů, situace se mění. Každý pramen je veden pod určitým úhlem, a proto je nutné rozložit výslednou sílu působící na pramen na dvě složky:
· vertikální (V) – která nese hmotnost břemene,
· horizontální (H) – která působí do stran.
Součtem těchto dvou složek vzniká výsledná (úhlopříčná) síla T, která působí na jednotlivé součásti vazáku – na řetěz, hák, spojky a hlavu.
Tyto síly se mění na základě úhlu β, pod kterým zvedáme břemeno:
| β (°) od svislice | Síla v jednom prameni T (kg) | Horizontální složka H (kg) | Vertikální složka V (kg) | Celková tíha 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 následující tabulky je dobře vidět, jak se se zvětšujícím úhlem β mění rozložení sil – roste horizontální složka H a s ní i celková výsledná síla T, která působí na vazák i jeho jednotlivé komponenty (vertikální složka a celková tíha se nemění, břemeno se nestává těžší).
O jak významnou působící sílu se jedná se můžeme přesvědčit v extrémních polohách:
Při úhlu β = 89,99° působí na řetěz síla téměř 2,9 milionu kg!
K přetržení by v našem modelovém případě došlo už při úhlu 82–83°, kdy zatížení překročí 4násobek povolené nosnosti. Jistě si teď říkáte, že takový úhel jste nikdy v praxi neviděli - ale náhlé přetržení není jediný důvod k obavám.
Dlouhodobě přetěžovaný komponent může selhat i při nižším úhlu. K plastické deformaci (nevratné) této oceli dochází při 2,5 násobku nosnosti (tedy úhel lehce pod 80°), což už není tak moc.
Dále ale i při nižších stupních překračujících 60° (maximální běžně dovolená hodnota) dochází k výraznému přetížení a snížení životnosti všech komponent!
Dlouhodobé přetěžování se může projevit jako mikrotrhliny, které běžným okem neodhalíte. Mikrotrhliny představují počátek materiálového selhání – i když jsou zpočátku mikroskopické, mají tendenci se při opakovaném zatěžování šířit a prohlubovat, dokud nedojde k náhlému prasknutí nebo úplnému přetržení součásti. Proto používáme nedestruktivní testování (NTD) – např. magnetickou defektoskopii.
Shrnutí
Než příště zkusíte „trochu víc přizvednout“, než dovoluje tabulka, zvažte rizika.
Delší řetěz často vyřeší problém s úhlem bezpečně a bez zbytečného namáhání a přetěžování celého vazáku.
Zvedání břemen v povolených úhlech patří mezi základní podmínky bezpečné a spolehlivé manipulace. Dodržováním stanovených rozsahů nejen předcházíte nečekaným komplikacím, ale také minimalizujete opotřebení a prodlužujete životnost vázacího prostředku.
