Цепи короткозвенные
Цепи короткозвенные: конструкция, стандарты, применение и расчет
Цепь короткозвенная (ЦКЗ) – это специализированное грузоподъемное средство, представляющее собой последовательность одинаковых стальных звеньев, соединенных контактной сваркой или литьем. Основное назначение – строповка, подъем, перемещение и закрепление грузов, включая ответственные работы с электротехническим оборудованием, трансформаторами, секциями распределительных устройств и кабельными барабанами. Отличительная особенность – повышенная надежность и безопасность за счет простой и прочной конструкции, что критически важно в энергетике, где падение груза может привести к катастрофическим последствиям.
Конструкция и классификация
Конструктивно короткозвенная цепь состоит из следующих основных элементов:
- Звенья: Изготавливаются из калиброванной стальной прутковой заготовки круглого, реже овального сечения. Звенья деформируются в холодном или горячем состоянии с последующей стыковой сваркой в торец. Это создает гладкий сварной шов, не увеличивающий наружные размеры звена, что снижает риск зацепа и повышает износостойкость.
- Концевые элементы: Конечные звенья цепи оснащаются грузозахватными компонентами: крюками (простыми или самозакрывающимися), скобами, коушами, звеньями-вертлюгами, карабинами. Тип концевого элемента выбирается исходя из способа обвязки груза.
- Соединительные звенья: Применяются для сборки цепи необходимой длины или ремонта. Не являются штатными элементами несущей цепи и должны использоваться с осторожностью, так как могут снижать общую прочность.
- Без покрытия (чёрные): Оцинкованные или неоцинкованные цепи без дополнительной защиты. Требуют регулярного контроля на предмет коррозии.
- Оцинкованные: Покрытие слоем цинка методом горячего цинкования или гальваники. Повышает коррозионную стойкость для работы на открытом воздухе или в агрессивных средах. Важно: нагрев при сварке или сильный износ нарушает защитный слой.
- Окрашенные: Цепи с полимерным или иным лакокрасочным покрытием, часто для идентификации класса прочности (например, желтый цвет для G80).
- ISO 1834: Определяет классы прочности цепей.
- ISO 3075, 3076, 3077: Стандарты на калиброванные короткозвенные цепи для грузоподъемных устройств, их испытания и методы контроля.
- ГОСТ 2319, ГОСТ 30188-97 (ИСО 3075-84): Отечественные стандарты, гармонизированные с международными.
- Правила Ростехнадзора (ПБ 10-382-00): Обязательны к исполнению на территории РФ. Регламентируют порядок освидетельствования, испытаний и эксплуатации грузоподъемных средств, включая цепи.
- Номинальный размер (диаметр прутка, d).
- Класс прочности (Grade, G).
- Знак или наименование производителя.
- Длина (может указываться на бирке).
- Значения приведены для справки. Точные данные необходимо брать из паспорта (сертификата) на конкретное изделие.
- Угол между ветвями стропа: С увеличением угла нагрузка на каждую ветвь цепи резко возрастает. При угле 90° нагрузка на ветвь примерно в 1.4 раза превышает вертикальную нагрузку на груз.
- Температурный режим: Для работы при температурах ниже -40°C требуются цепи из специальных сталей с гарантированной ударной вязкостью.
- Характер нагрузки: Наличие динамических ударов, вибрации (например, при монтаже опор ЛЭП) требует дополнительного запаса прочности.
- Агрессивная среда: Определяет необходимость оцинковки или использования цепей из нержавеющей стали (марки A2, A4).
- Износ звена: Уменьшение диаметра металла в наиболее изношенном месте на 10% и более от номинального.
- Вытяжка (удлинение): Увеличение длины звена на 5% и более от первоначального размера (свидетельствует о пластической деформации).
- Деформация звеньев: Любое искривление, скручивание, сплющивание.
- Трещины, надрывы, раковины: Обнаруженные любым способом, включая магнитопорошковый контроль.
- Повреждение сварного шва: Расслоение, несплошность шва.
- Сильная коррозия: Глубокое поражение, приводящее к уменьшению сечения.
- Повреждение концевых элементов: Износ зева крюка более 10%, деформация скоб, неисправность запорных устройств.
- Монтаж силовых трансформаторов: Строповка за рым-болты для установки на фундамент или транспортировочные тележки.
- Перемещение ячеек КРУ, КСО: Зацепление за монтажные проушины шкафов.
- Работа с кабельными барабанами: Обвязка и подъем барабанов большого веса и диаметра.
- Монтаж опор ВЛ и порталов ОРУ: Подъем и удержание металлоконструкций.
- Такелаж генераторов, турбин: В составе сложных строповочных систем.
- Фиксация грузов при транспортировке: На железнодорожных платформах, тяжеловозных автомобилях.
Классификация по классу прочности (Grade)
Ключевой параметр, определяющий механические свойства цепи. Указывает на минимальное разрывное усилие материала.
| Класс прочности (Grade) | Материал | Минимальное разрывное усилие, Н/мм² | Область применения и особенности |
|---|---|---|---|
| 3 (G30) | Углеродистая сталь | 300 | Общего назначения, для некритичных нагрузок. Устаревший класс, не рекомендуется для новых ответственных проектов. |
| 5 (G50, G80) | Легированная сталь (часто марка 20ХГСР) | 500 (G50) / 800 (G80) | Наиболее распространенный класс в энергетике (G80). Оптимальное сочетание прочности, пластичности и стойкости к динамическим нагрузкам. |
| 8 (G100) | Высоколегированная термообработанная сталь | 1000 | Для особо тяжелых условий, экстремальных нагрузок или где критична масса оснастки. Требует особого контроля из-за меньшей пластичности. |
| 10 (G120) | Специальные высокопрочные сплавы | 1200 | Специализированное применение в тяжелой промышленности. Чувствительны к надрезам и ударным нагрузкам. |
Классификация по типу обработки поверхности
Нормативная база и маркировка
Производство и эксплуатация короткозвенных цепей регламентируются строгими международными и национальными стандартами.
Маркировка наносится на каждое звено цепи или на специальную бирку и должна включать:
Пример маркировки: 10 мм G80 – цепь калиброванная с диаметром металла в свету 10 мм, класс прочности 8 (800 Н/мм²).
Расчет и выбор цепи. Коэффициент запаса прочности
Выбор цепи осуществляется на основе расчета рабочей нагрузки (SWL – Safe Working Load) с обязательным учетом коэффициента запаса прочности (коэффициента безопасности).
Формула для определения рабочей нагрузки (SWL):
SWL = Минимальное разрывное усилие (MBL) / Коэффициент запаса прочности (n)
Для грузоподъемных цепей, работающих в составе стропов, стандартный коэффициент запаса прочности, согласно нормам, составляет n=4 (для класса G80 и выше). Это означает, что цепь должна выдерживать нагрузку, в 4 раза превышающую разрешенную рабочую, без остаточной деформации или разрушения.
| Диаметр цепи, d (мм) | Площадь сечения, (мм²) | Мин. разрывное усилие, MBL (т)* | Рабочая нагрузка, SWL (т)* |
|---|---|---|---|
| 6 | 28.3 | 2.3 | 0.57 |
| 8 | 50.3 | 4.1 | 1.03 |
| 10 | 78.5 | 6.4 | 1.60 |
| 13 | 132.7 | 10.8 | 2.70 |
| 16 | 201.1 | 16.4 | 4.10 |
Важные факторы при выборе:
Эксплуатация, осмотр и браковка
Регулярный визуальный и инструментальный контроль – залог безопасной эксплуатации. Осмотр проводится перед началом каждой смены (ежесменный) и периодически с записью в журнал (ежемесячный, полный ежегодный осмотр с привлечением специализированной организации).
Критерии браковки цепи (цепь подлежит изъятию из эксплуатации):
Применение в электроэнергетике и смежных областях
Преимущества и недостатки по сравнению со стальными канатными стропами
| Критерий | Цепи короткозвенные | Канатные стропы |
|---|---|---|
| Гибкость/Мягкость | Жестче, могут повреждать кромки груза без мягких прокладок. | Более гибкие, лучше облегают груз. |
| Износостойкость | Высокая, особенно к абразиву, перетиранию, температурному воздействию (искры, нагрев). | Ниже, чувствительны к перегибам, истиранию об острые кромки. |
| Ремонтопригодность | Высокая. Можно заменить изношенные звенья или секции. | Ограниченная. Обычно не ремонтируются, а списываются. |
| Устойчивость к повреждениям | Устойчивы к порезам, надрубам. | Чувствительны к локальным повреждениям наружных проволок. | Масса | Значительно тяжелее при равной грузоподъемности. | Легче, что облегчает ручной труд. |
| Работа с химикатами/влажностью | Оцинкованные или из нержавеющей стали устойчивы. | Требуют специальной смазки и защиты, подвержены внутренней коррозии. |
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается калиброванная цепь от некалиброванной?
Калиброванная короткозвенная цепь изготавливается из калиброванного прутка с жесткими допусками по диаметру. Звенья имеют одинаковые внутренние и внешние размеры, что обеспечивает равномерное распределение нагрузки и точное зацепление с зубьями звездочек лебедок или талей. Некалиброванные (обычные) цепи имеют большие допуски на размеры, используются в основном для вспомогательных работ (например, увязка) и не могут применяться в качестве грузонесущих стропов в энергетике.
Как правильно хранить цепи?
Цепи должны храниться в сухом, проветриваемом помещении, в подвешенном состоянии или разложенными на стеллажах. Не допускается хранение на земле или бетонном полу, а также в кучах, что приводит к запутыванию и затрудняет осмотр. Перед длительным хранением рекомендуется очистить цепь от загрязнений и нанести тонкий слой консервационной смазки.
Можно ли сваривать или ремонтировать цепи самостоятельно?
Категорически запрещено производить кустарный ремонт, сварку или термообработку грузоподъемных цепей силами персонала, не имеющего специального допуска и оборудования. Ремонт (замена секций, концевых элементов) может осуществляться только производителем цепи или аккредитованной организацией с последующим проведением полного цикла испытаний и выдачей нового сертификата.
Какой класс прочности (Grade) предпочтительнее для энергетики?
Стандартом де-факто для большинства грузоподъемных операций в энергетике является класс G80 (Grade 8). Он обеспечивает оптимальный баланс прочности, пластичности, стойкости к ударным нагрузкам и имеет достаточный запас безопасности. Классы G100 и G120 применяются для специфических задач, где критична масса стропа, но требуют более тщательного контроля состояния.
Как определить износ цепи без точных измерительных инструментов?
Качественный визуальный осмотр уже может выявить критический износ. Простой метод: взять новое звено аналогичной цепи (эталон) и сравнить его с наиболее изношенными звеньями эксплуатируемой цепи. Видимая разница в толщине, «острота» внутренней поверхности изношенного звена, его вытяжка – явные признаки необходимости детальных замеров и, скорее всего, браковки. Наличие «борозд» от трения об острые кромки груза также является негативным признаком.
Что важнее при выборе: диаметр цепи или ее рабочая нагрузка (SWL)?
Первичным является рабочая нагрузка (SWL), требуемая для конкретной задачи с учетом углов и коэффициента запаса. Диаметр цепи – это следствие выбора по SWL для данного класса прочности. Никогда нельзя выбирать цепь «на глаз» по диаметру, необходимо выполнять расчет или пользоваться таблицами производителя, где для каждого диаметра и класса указана точная SWL.