Wyszukiwarka:
Home » Testy obciążeniowe urządzeń transportu bliskiego i osprzętu dźwignicowego Cz. I

Testy obciążeniowe urządzeń transportu bliskiego i osprzętu dźwignicowego
Cz. I. Zasady oraz metody przeprowadzania testów







Podczas podnoszenia i transportu ładunków wielkomasowych i wielkogabarytowych istnieje ryzyko uszkodzenia konstrukcji maszyny na skutek jej przeciążenia powyżej obciążenia, dla którego została zaprojektowana. Przyczyną bywa najczęściej niedostateczna wytrzymałość urządzenia transportowego oraz użytego sprzętu pomocniczego, a także działanie sił oraz innych czynników nieprzewidzianych na etapie procesu projektowania konstrukcji urządzenia. W celu uniknięcia takiego zagrożenia standardowo stosuje się testy sprawdzające wytrzymałość urządzenia przed oddaniem go do użytku.

Współczynnik bezpieczeństwa

Podstawowym czynnikiem wpływającym na parametry pracy sprzętu transportu bliskiego jest jego wytrzymałość na obciążenia, czyli „(…) wszelkie działania fizyczne, które zmieniają stan układów konstrukcyjnych, tzn. powodują powstawanie naprężeń i odkształceń” [1]. 

Aby przeciwdziałać awariom sprzętu bądź uszkodzeniom ładunku na skutek nadmiernego przeciążenia maszyn, a tym bardziej zapewnić bezpieczeństwo ludziom, określono wymagania dotyczące pracy z dużymi obciążeniami. Zakładają one, że konstrukcja urządzenia powinna być taka, by wytrzymać obciążenie większe od nominalnego o określoną wartość. W inżynierii stosuje się w takich przypadkach tzw. współczynnik bezpieczeństwa [2]. 

Parametr ten wprowadzono w celu uniknięcia wypadków na skutek ewentualnych zmian w obciążeniu konstrukcji, wynikających z działania nieprzewidzianych sił dynamicznych. Siły te pojawiać się mogą np. w sytuacji ruchu ładunku podczas transportu (kołysanie, szarpnięcia) – uwzględnienie ich potencjału na etapie projektowania pozwala maksymalnie zmniejszyć ryzyko uszkodzenia samego sprzętu bądź ładunku. 


Rys. 1. Test obciążeniowy suwnicy
z użyciem standardowych obciążników żeliwnych [5]

Rys. 2. Test obciążeniowy suwnicy
z użyciem worków wodnych [6]

Testy obciążeniowe - zasady

Podstawowym parametrem określającym wytrzymałość urządzeń dźwignicowych jest udźwig (Q) bądź dopuszczalne obciążenie robocze (DOR [3]), nazywane zamiennie obciążeniem znamionowym bądź nominalnym. Parametru udźwigu używa się w przypadku urzadzeń podnoszących, np. suwnica, wciągnik, natomiast parametru DOR - w przypadku urządzeń, na których jedynie podwiesza się ładunek, jak np. trawersy.  

Aktualne przepisy obowiązujące w krajach Wspólnoty Europejskiej wymagają, aby podstawowe maszyny służące do transportu bliskiego (suwnice, dźwigi, żurawie) miały konstrukcję, która pozwoli bezpiecznie i bez trwałych uszkodzeń przenieść:

a) w przypadku obciążeń statycznych:
- 150% zakładanego obciążenia nominalnego w przypadku urządzeń z napędem ręcznym,
- 125% obciążenia nominalnego w przypadku urządzeń z napędem innym niż ręczny;
b) w przypadku obciążeń dynamicznych: 110% zakładanego obciążenia nominalnego.

Obciążeniami statycznymi nazywamy takie, którego wartość zwiększa się powoli od zera do wartości końcowej, natomiast dynamicznymi te, które zmieniają się w sposób nagły lub okresowo lub osiągają wielkość krańcową w momencie przyłożenia (np. w chwili szarpnięcia), przy czym skutki tych drugich są znacznie większe [4].

Dodatkowy sprzęt współpracujący z urządzeniami dźwignicowymi, taki jak zawiesia, uchwyty, trawersy itp. objęto normą PN-EN 13155, zgodnie z którą należy uwzględnić w ich konstrukcji możliwość podniesienia ładunku o wadze 200% DOR, bez spowodowania trwałych uszkodzeń mechanicznych (pęknięć, złamań) w urządzeniu.

Sprawdzanie wytrzymałości - metody

W chwili odbioru oraz oddawania do eksploatacji urządzeń dźwignicowych używanych w transporcie bliskim, takich jak np. suwnice czy żurawie, wymagane jest sprawdzenie ich wytrzymałości na obciążenia.

W praktyce inżynieryjnej rozróżnia się dwie formy sprawdzenia wytrzymałości urządzeń dźwignicowych:

a) metodę obliczeniową;
b) metodę praktyczną, polegającą na wykonaniu prób obciążeniowych.

Niniejsza publikacja traktuje o metodzie drugiej, polegającej na przeprowadzaniu prób wytrzymałościowych. 

W większości przypadków do przeprowadzenia testów używa się gotowych obciążników, balastów bądź innych wielkomasowych elementów (rys. 1, rys. 2). Niekiedy  jednak pojawiają się problemy logistyczne związane z trudnościami w dostępności bądź dostarczeniu ciężarów na miejsce testów. Stosuje się wówczas inne, alternatywne metody przygotowania obciążników.

4. Film prezentujący test obciążeniowy urządzenia dźwignicowego o udźwigu 400 ton [7]

Jedną z nich, przedstawioną na rys. 3 i 4, jest metoda polegająca na wykorzystaniu worków wodnych oraz  specjalnie do tego celu zaprojektowanych zawiesi. Użycie jako balastu wszędzie dostępnej wody pozwala w tym przypadku na uzyskanie praktycznie każdego wymaganego ciężaru. Projektuje się również worki wodne o specjalnych parametrach, przeznaczone do przeprowadzania testów w miejscach, gdzie ze względu na ograniczoną przestrzeń niemożliwe jest zastosowanie rozwiązań standardowych. Metodę z wykorzystaniem worków wodnych znajduje szerokie zastosowanie w przemyśle stoczniowym, lecz nie tylko – korzysta się z niej również w innych gałęziach przemysłu oraz projektach inżynieryjnych (rys. 3). 

4. Film prezentujący test obciążeniowy suwnicy dwudźwigarowej
z zastosowaniem metody wodnej [8]

Elementem istotnym przy realizacji testów obciążeniowych są odpowiednie kwalifikacje osób je przeprowadzających. W przypadku obsługi urządzeń dźwignicowych wykorzystywanych w czasie testów, takich jak np. suwnice i żurawie, na terenie Polski obowiązuje posiadanie stosownych uprawnień do ich obsługi, wydanych przez Urząd Dozoru Technicznego.  W przypadku personelu hakowego konieczne jest odpowiednie doświadczenie oraz umiejętności w tym zakresie.

Bibliografia:

[1] ftp://v020569.home.net.pl/Konstrukcje%201_2.PDF 
[2] http://tinyurl.com/q4wej83 
[3] http://en.wikipedia.org/wiki/Safe_working_load
[4] ftp://v020569.home.net.pl/Konstrukcje%201_2.PDF 
[5] Dokumentacja wewnętrzna Przedsiębiorstwa HAK
[6] http://waterweights.blogspot.com/2011_03_01_archive.html 
[7] https://www.youtube.com/watch?v=_960l1z9mDM
[8] https://www.youtube.com/watch?v=RumQY-aUduA