Прямой ответ:Угол стропы изменяет нагрузку, переносимую каждой опорой многоопорного подъемника, и, следовательно, изменяет предел рабочей нагрузки (WLL), который может быть применен кподъемный строп из полиэстера. По мере удаления ноги от вертикали напряжение в ней возрастает, хотя поднимаемая масса остается прежней. В инженерной практике применяется коэффициент режима (коэффициент угла нагрузки): вертикальная нагрузка умножается на 1/cos θ, где θ — угол от вертикали. Коэффициент и пределы безопасного угла соответствуют применимому стандарту — EN 1492-1 для плоских тканых строп, EN 1492-2 для круглых строп и ASME B30.9 в Северной Америке.

Фактор режима: превращение угла стропы в множитель грузоподъемности

WLL отпечатано наподъемный строп из полиэстераэто вертикальный рейтинг. Он описывает нагрузку, которую может выдержать стропа, когда нога свисает прямо вниз, при этом нагрузка находится непосредственно под точкой крепления. В тот момент, когда нога отрывается от вертикали, та же масса создает большую осевую силу в лямке. Зависимость является геометрической, а не зависящей от материала: для одной опоры, расположенной под углом θ к вертикали, натяжение представляет собой вертикальную долю нагрузки, деленную на cos θ. Для подъемника с n опорами вертикальная доля каждой опоры равна общей нагрузке, деленной на n (при условии симметричного, сбалансированного подъема), поэтому осевое натяжение на опору равно (Нагрузка / n) / cos θ.

Вот почему на схемах такелажа угол стропы обозначается либо как угол от горизонтали, либо как угол от вертикали, и почему эти два понятия не являются взаимозаменяемыми. Угол от горизонтали удобен на месте, поскольку его легко оценить визуально; угол от вертикали удобен в формуле, поскольку коэффициент моды равен просто 1/cos θ. В качестве эталона на основе стандартов ASME B30.9 сводит в таблице коэффициенты угла нагрузки в зависимости от угла от горизонтали, в то время как европейская практика в соответствии с EN 1492-1 и EN 1492-2 использует концепцию коэффициента режима для многоветвевых сборок.

Как на самом деле меняется нагрузка на каждую ногу

Рассмотрим подъем груза массой 2000 кг с использованием двух подъемных строп из полиэстера, расположенных симметрично, так что каждая нога несет равную долю вертикальной нагрузки. Под углом 90° к горизонтали (идеально вертикальные ноги — формальность, которой никогда не достигается при подъеме на двух ногах) каждая нога несет 1000 кг. Когда ноги разворачиваются наружу, напряжение возрастает. В таблице ниже приведены часто используемые коэффициенты угла нагрузки в зависимости от угла от горизонтали для подъема на двух ногах с результирующим напряжением на каждую ногу. Эти факторы являются геометрическими; они применяются независимо от того, изготовлена ​​ли стропа из полиэстера, нейлона или полипропилена, поскольку они описывают векторную геометрию, а не материал.

Два пункта следуют непосредственно из таблицы. Во-первых, напряжение на одну ногу при 45° примерно на 41% выше, чем при вертикальной доле, а при 30° оно увеличивается вдвое. Во-вторых, тенденция не является линейной: каждый дополнительный градус отклонения ниже 45° увеличивает натяжение быстрее, чем предыдущий градус, поэтому малые углы являются единственной наиболее распространенной причиной перегрузки строп, которые на бумаге были правильно оценены.

Почему углы ниже 45° считаются красной линией

Ни один стандарт не запрещает пологий угол, но каждый хороший план подъема воспринимает это как сигнал к перепроверке цифр. Под углом 30° к горизонтали натяжение каждой опоры симметричного двухопорного подъемника равно всему весу груза, поэтому пара однотонных строп, поднимающих груз массой 1 тонну, уже достигла своего предела еще до того, как были добавлены какие-либо динамические эффекты. Добавьте умеренную ударную нагрузку от неустойчивого крана или раскачивающегося груза, и совокупная нагрузка может превысить WLL, даже если статический расчет выглядел приемлемым.

Существуют также геометрические последствия, которые не учитывает сам по себе фактор режима. По мере выравнивания угла горизонтальные сжимающие силы на груз увеличиваются, что может сжимать или деформировать груз с ограниченной жесткостью, а геометрия контакта стропа с грузом изменяется, так что кромочное давление и истирание возрастают. Дляподъемный строп из полиэстера, что повышение контактного давления имеет значение, поскольку полиэфирная лента сравнительно уязвима для порезов об острые края; эта тема рассматривается отдельно в нашем руководстве по защите кромок.

Согласование подходов EN 1492-1 и ASME B30.9

Европейская и североамериканская практика описывают одну и ту же физику разными словарями. В соответствии с EN 1492-1 и EN 1492-2 плоские тканые или круглые стропы из полиэстера маркируются одной WLL и цветовым кодом, а грузоподъемность многоветвевого узла определяется с использованием коэффициентов режима, которые зависят от количества ветвей и угла. В соответствии с ASME B30.9 номинал одинарного стропа указывается с учетом расчетного коэффициента, а сборочная способность определяется с использованием коэффициентов угла нагрузки, приложенных к каждой опоре. Критическое практическое правило одинаково в обеих системах:ножки рассчитаны на отдельные стропы, а угол снижает характеристики каждой ножки., поэтому сборка никогда не бывает прочнее самой слабой опоры под фактическим углом. Покупатель, сравнивающий строп с маркировкой EN и строп с маркировкой ASME, должен сравнить вертикальную WLL с вертикальной WLL, а затем применить тот же угловой коэффициент — сравнение пониженного значения с вертикальным значением является распространенной и опасной ошибкой.

Двусторонний сработавший чек

Предположим, груз массой 4000 кг необходимо поднять с помощью двух подъемных строп из полиэстера, установленных под углом 50° к горизонтали, причем каждая опора снабжена 5-тонной скобой. Коэффициент угла нагрузки для 50° составляет 1/cos(40°) = 1,305 (при измерении прилежащего угла от горизонтали дополнение дает вертикальный угол 40°). Натяжение на одну ногу составляет (4000/2)×1,305 = 2610 кг. Таким образом, 5-тонный строп WLL находится в пределах своих вертикальных характеристик с запасом для скромной динамики устойчивого подъема. Если бы та же нагрузка была установлена ​​под углом 30°, коэффициент стал бы 2000, а натяжение на одну ногу выросло бы до 4000 кг — именно вертикальная грузоподъемность 5-тонного стропа больше не обеспечивала бы запаса, а асимметричная нагрузка или удар вытолкнули бы ее за пределы. Проверка быстрая, но ее нужно делать до подъема, а не после.

Часто задаваемые вопросы

Уменьшает ли угол стропа WLL или просто увеличивает нагрузку?

Физически вертикальная рабочая нагрузка стропа не меняется; спрос на него есть. Проще сказать, что угол увеличивает натяжение для данной нагрузки, и поэтому эффективная допустимая нагрузка в вертикальном направлении ниже. В стандартах это выражается как коэффициент, применяемый к нагрузке, что приводит к такому же инженерному заключению.

Одинаков ли коэффициент режима для трех- и четырехветвевых строп?

Не автоматически. При подъеме на четырех опорах обычно предполагается, что нагрузку несут только три опоры, поскольку жесткий груз редко располагается равномерно на всех четырех. В применимом стандарте и плане подъема должно быть указано это предположение; не предполагайте, что сборка с четырьмя опорами содержит четыре равные доли.

Могу ли я использовать более крутой угол для увеличения мощности?

Да — приближение опор к вертикали снижает коэффициент до 1,0 и увеличивает полезную грузоподъемность, но при этом также увеличивается высота такелажа и может привести к соприкосновению строп с грузом или блоком крюка. Компромисс должен быть решен планом подъема, а не испытанием на месте.

Откуда измеряется реальный угол?

От горизонтали для большинства таблиц углов нагрузки и от вертикали в формуле 1/cos θ. Всегда проверяйте, какое соглашение принимает используемая вами таблица, прежде чем считывать из нее коэффициент, поскольку чтение угла относительно неправильного эталона может уменьшить кажущуюся емкость вдвое.

Практическое руководство для инженеров-монтажников и покупателей

• Перед выбором стропа определите массу груза, количество эффективных ножек и планируемый угол наклона; угол обычно определяет рейтинг, а не только нагрузку.
• Считайте угол 45° от горизонтали инженерной контрольной точкой. Под ним повторно прогоните цифры и добавьте запас для динамики.
• Сопоставьте WLL каждой опоры с натяжением под фактическим углом и помните, что сборка никогда не может превышать натяжение самой слабой опоры.
• Подтвердите номинальную вертикальную максимальную грузоподъемность на этикетке стропа — например,Плоский тканый строп по стандарту EN 1492-1, рассчитанный на максимальную грузоподъемность 10 т.- и применить к нему угловой коэффициент того же стандарта.
• Для более тяжелых узлов подтвердите конфигурацию и номинал ремня с двумя проушинами, такого как этот.12-тонный лямочный строп с двойной проушиной 7:1и проверьте весь диапазон наПлоский строп из полиэстерастраница категории.
• Запишите угол, эффективное количество ног и полученное напряжение в плане подъема, чтобы можно было просмотреть и проверить предположение.

Угол стропа не является деталью, которую нужно оценивать на крюке; это основной вклад в проектирование. Если сначала установить угол и выбрать подходящий для него строп, значение WLL на этикетке и реальная нагрузка на лямку остаются на одном уровне. Когда сначала выбирается ремень, а угол оставлен на волю случая, этикетка становится обещанием, которое геометрия не выполняет.