DŹWIGNICE I DŹWIGI ŚRODKI TRANSPORTU BLISKIEGO TEMAT 3 LINY 1 TYLKO DO CELÓW DYDAKTYCZNYCH !!! TYLKO DO UŻYTKU WEWNĘTRZNEGO !!! Rozpowszechnianie w każdej postaci zabronione 1 Dźwignice

DŹWIGNICE I DŹWIGI – LINY LINY – PODZIAŁ OGÓLNY LINY WŁÓKIENNE NATURALNE SZTUCZNE STALOWE Wytrzymałość: Rm = do 120 [MPa] Rm = do 140 [MPa] Rm = do 2400 [MPa] Wciągniki, wielokrążki ręczne, wiązanie ładunków Wciągniki, wielokrążki ręczne, pasy - zawiesia Cięgna nośne, cięgna bezpieczeństwa, cięgna napędowe Zastosowanie w dźwignicach: Przykłady przekrojów: 2 Dźwignice Rysunki: Materiały firmy DRUMET

DŹWIGNICE I DŹWIGI – LINY WŁÓKIENNE LINY WŁÓKIENNE - MATERIAŁY NATURALNE: KONOPIE MANILA (DZIKI BANANOWIEC) SIZAL (LIŚCIE AGAWY) BAWEŁNA LEN JUTA Problemy: Wrażliwość na wilgoć Wrażliwość na ciepło Podatne na uszkodzenia mechaniczne Higroskopijność - absorbują wodę (Dlatego natłuszcza się je i smołuje) Zalety: - Odporne na ścieranie (sizalowe) - Przyjazne dla środowiska - Odporne na substancje zasadowe - Odporne na rozpuszczalniki Liny włókienne wykonywane są najczęściej jako 3 lub 4 splotki włókien skręconych przeciwnie do skrętu splotek. 3 Dźwignice

DŹWIGNICE I DŹWIGI – LINY WŁÓKIENNE LINY WŁÓKIENNE - MATERIAŁY SZTUCZNE: NYLON (polimer z grupy poliamidów) STYLON POLIPROPYLEN (polimer z grupy poliolefin) POLIESTER Własności: - Wysoka wytrzymałość - Odporność na ścieranie - Wysoka rozciągliwość - Absorbują wilgoć - Niska odporność na kwasy - Nie unoszą się na wodzie - Temperatura topnienia - 215ºC - Wysoka wytrzymałość na zrywanie - Nie tworzy pętli, nie skręca się - Nie absorbuje wody - Lekka – unosi się na wodzie - Odporna na substancje chemiczne i organiczne - Temperatura topnienia - 165ºC - Prężne i miękkie w stanie mokrym - Niska rozciągliwość - Temperatura topnienia - 260ºC 4 Dźwignice Zdjęcia: Materiały firmy Fajer

DŹWIGNICE I DŹWIGI – LINY WŁÓKIENNE LINY WŁÓKIENNE - PORÓWNANIA PORÓWNANIE LIN WŁÓKIENNYCH (NATURALNYCH I SZTUCZNYCH) ZE STALOWYMI LINA Jutowa Lniana Sizalowa Polipropylen Poliester 6x7-FC 6x7-IWRC Średnica [mm] 10 Nośność [kg] 560 630 710 1720 1650 5200* 5640* Ciężar wł. [kg/100m] 6.0 6.17 6.9 4.52 7.58 34.5 38.4 18 1350 3100 2200 5290 5090 16900* 18300* 17.8 30.4 22.5 14.6 24.6 111.8 124.4 * - dla Rm drutów 1570 MPa 5 Dźwignice Źródła: Materiały firmy DRUMET

DŹWIGNICE I DŹWIGI – LINY STALOWE BUDOWA LINY DRUT SPLOTKA LINA Rdzeń liny Lina Splotka (linisko) Pojedynczy drut Oprócz tego w skład liny mogą wchodzić: elementy wypełniające, powłoki drutów i splotek, powłoki zabezpieczające całych lin i smary. 6 Dźwignice Źródła: Materiały firmy CASAR

DŹWIGNICE I DŹWIGI - LINY STALOWE DRUTY STALOWE Druty wykonuje się zazwyczaj ze stali węglowej zwykłej jakości o zawartości węgla 0.35-0.9% Druty używane do produkcji lin wykonuje się w klasach (Rm): - 1570 N/mm2 - 1770 N/mm2 - 1960 N/mm2 - 2160 N/mm2 Wg PN-EN 12385-4:2008 istnieją trzy klasy lin stalowych: 1770 N/mm2 Wymagana wytrzymałość na rozciąganie od 1570 N/mm2 do 1960 N/mm2 1960 N/mm2 Wymagana wytrzymałość na rozciąganie od 1770 N/mm2 do 2160 N/mm2 2160 N/mm2 Wymagana wytrzymałość na rozciąganie od 1960 N/mm2 do 2160 N/mm2 Liny wykonane z użyciem drutów kształtowych Przekroje drutów stalowych: Okrągłe – powszechne zastosowanie V, R, Q – jako druty rdzeniowe do splotek owalnych i trójkątnych Z, H, T – do lin o konstrukcji zamkniętej i pół-zamkniętej 7 Dźwignice Źródła: PN-EN 12385-4:2008 Rysunki: A. Tytko., „Transport linowy, cz.3”, UWN-D, Kraków, 2008.

DŹWIGNICE I DŹWIGI - LINY STALOWE DRUTY STALOWE – TECHNOLOGIA PRODUKCJI Walcówka hutnicza średnica kilka – kilkanaście mm wytrzymałość Rm – kilkaset MPa Obróbka cieplna polegająca na hartowaniu izotermicznym stali. Powoduje to wytworzenie struktury drobnoziarnistej, która umożliwia ponowienie procesu ciągnienia oraz polepsza właściwości plastyczne drutu. Materiał wyjściowy Trawienie Ciągnienie Patentowanie Cały cykl powtarzany jest wielokrotnie ze względu na ograniczenie wielkością pojedynczego zgniotu Na maszynie ciągarskiej. Następuje zgniot i rekrystalizacja pod wysokim ciśnieniem (uzyskuje się długie, wzdłużnie ułożone kryształy). Duża wytrzymałość na rozciąganie, ale mała na zginanie i skręcanie. Wielokrotnie powtarzany proces ciągnienia daje druty o oczekiwanej średnicy i wysokiej wytrzymałości na rozciąganie. Chłodzenie Patentowanie – proces modyfikacji właściwości drutów metodą termiczną został opatentowany (stąd nazwa procesu) w 1854 roku przez J. Horsfalla. Ochrona przed korozją Zwijanie w kręgi Cynkowanie - ogniowe elektrolityczne 8 Dźwignice

DŹWIGNICE I DŹWIGI - LINY STALOWE BUDOWA LINY – TYPOWE SPLOTKI Seale Warrington Warrington - Seale Filler Druty warstwy zewnętrznej są jednakowej średnicy i zwykle większe niż druty warstw wewnętrznych. Warrington – opracowana przez Johanna Roebllinga (Amerykanin, emigrant z Prus) w 1854 roku. Seale – opracowana przez Thomasa Seale (Amerykanin, emigrant z Irlandii) w 1884 roku. Filler – opatentowana przez Jamesa Stone’a w 1889 roku. W warstwie zewnętrznej przestrzenie pomiędzy drutami grubymi są wypełnione drutami cienkimi. Druty warstwy zewnętrznej są jednakowej średnicy i zwykle większe niż druty warstw wewnętrznych. Warstwa wewnętrzna ma budowę jak splotka typu Warrington. Przestrzenie pomiędzy zasadniczymi drutami w splotce są wypełnione cienkimi drutami. 9 Dźwignice Źródła: Materiały firmy CASAR

DŹWIGNICE I DŹWIGI - LINY STALOWE BUDOWA LINY - SPLOTKI Rodzaje styków Styk punktowy: Wszystkie druty w tej samej splotce mają tą samą długość. Występuje zawsze, gdy poszczególne warstwy splotki są zwite w przeciwną stronę. Druty zachowują się jak belki podparte w wielu punktach. Styk punktowo - liniowy: Warstwy wykonane naprzemiennie raz ze stykiem punktowym a raz z liniowym. Rzadko stosowane. Styk powierzchniowy: Przy zastosowaniu drutów kształtowych – np.: naprzemiennie ułożone druty okrągłe i typu T. Kontakt na całej powierzchni bocznej. Styk liniowy: W poszczególnych warstwach splotki druty mają różną długość. Rozkład naprężeń stykowych jest równomierny, nie występują naprężenia typu Hertza. Styk powierzchniowo - liniowy: Występuje w splotkach kompaktowanych jako efekt plastycznego zdeformowania splotek o styku liniowym 10 Dźwignice Źródła: A. Tytko., „Transport linowy, cz.3”, UWN-D, Kraków, 2008

DŹWIGNICE I DŹWIGI - LINY STALOWE BUDOWA LINY - SPLOTKI Rodzaje styków w splotkach Splotki konwencjonalne Splotki kompaktowe 11 Dźwignice Źródła: Materiały firmy CASAR A. Tytko., „Transport linowy, cz.3”, UWN-D, Kraków, 2008

DŹWIGNICE I DŹWIGI - LINY STALOWE BUDOWA LINY – SPLOTKI KOMPAKTOWE Liny kompaktowane wykonywane są ze splotek drutu okrągłego, które w procesie produkcyjnym zostają zagniatane. Proces produkcji polega na przepuszczeniu splotki standardowej przez urządzenie kompaktujące (ciągadło lub głowicę kompaktującą). Podczas procesu kompaktowania splotki liny ulegają odkształceniu plastycznemu, zmieniają swój kształt co skutkuje zmniejszeniem się średnicy liny oraz wygładzeniem jej zewnętrznej powierzchni. Jakość pracy poszczególnych drutów w splotce oraz samych splotek ulega dużej poprawie. Zalety lin kompaktowanych: - większa siła zrywająca przy zmniejszonej średnicy zewnętrznej - zwiększona elastyczność - większa trwałość wynikająca z grubszych drutów i uszczelnienia zewnętrznej powierzchni liny - większa odporność na korozję i tarcia powierzchniowe - lepsza praca na bębnach - mniejsza podatność na wydłużanie 12 Dźwignice Rysunki: A. Tytko., „Transport linowy, cz.3”, UWN-D, Kraków, 2008

DŹWIGNICE I DŹWIGI - LINY STALOWE RDZENIE Mieszane (EPIWRC) (Metale + polimery) Włókienne (FC) Stalowe (WC) Z tworzyw sztucznych (SPC) (Rdzenie pełne) W postaci splotki stalowej (WSC) Naturalne (NFC) Sztuczne (SFC) W postaci liny stalowej (IWRC) (Bawełna, juta, konopie) Własności rdzeni włókiennych: Większa giętkość i elastyczność liny. Pewne oparcie dla splotek liny. Są wewnętrznym zbiornikiem smaru. Wyschnięte chłoną wodę i przyczyniają się do korozji wewnętrznej liny. Wyeksploatowane narażone są na degradację biologiczną (gnicie, butwienie). Powodują mniejszą odporność liny na naciski poprzeczne oraz zmniejszają siłę zrywającą linę. Zachowują swe własności w temperaturach tylko do 200ºC Własności rdzeni ogólnie: Nadają linie kształt przekroju poprzecznego. Wyznaczają oś liny. Podpierają splotki, rdzenie z pełnych tworzyw sztucznych zabezpieczają splotki przez stykaniem się ze sobą. Zużycie rdzenia zawsze skutkuje przyśpieszonym zużyciem liny. Podczas pracy przejmuje obciążenia poprzeczne i zapobiega odkształceniom liny. Tłumi też drgania poprzeczne. Wpływa na sztywność poprzeczną i odkrętność liny. 13 Dźwignice Źródła: A. Tytko., „Transport linowy, cz.3”, UWN-D, Kraków, 2008 Golis b., Pilarczyk. J., Muskalski Z., Błażejowski Z., „Liny stalowe”, Częstochowa 2006

DŹWIGNICE I DŹWIGI - LINY STALOWE BUDOWA LINY – TECHNOLOGIA PRODUKCJI Maszyny do wykonywania lin – splotarki koszowe lub karuzelowe Schemat splotarki koszowej Obrotnica Bębny ze splotkami lub drutami Głowica skręcająca Gotowa lina lub splotka Bęben z linką rdzenia Splotki lub druty Napęd Liczba bębnów (szpul) ze splotkami zależy od budowy liny (żądanej liczby splotek w linie) Lina nawinięta na bęben 14 Dźwignice Rysunki własne.

DŹWIGNICE I DŹWIGI - LINY STALOWE BUDOWA LINY – KONSTRUKCJE LIN STALOWYCH Liny jednozwite – splotka jako lina 1x37 1x7 1x19 Mogą być wykonywane z drutów okrągłych lub kształtowych. Wykonywane w wielu operacjach poprzez nakładanie kolejnych warstw drutów. Można tak osiągnąć duże średnice (nawet ponad 100mm). Nakładając naprzemiennie warstwy w różnych kierunkach uzyskuje się linę nieodkrętną. Ze względu na konieczność wykonywania lin jednozwitych w osobnych operacjach są drogie, ale też bardzo trwałe. Stosowane jako liny odciągowe. Liny dwuzwite okrągłosplotkowe o punktowym styku drutów 6x7 FC 6x19 FC 6x37 FC 6x37 IWRC Wykonywane z drutów o jednakowej średnicy. Duża sztywność poprzeczna. Wykonywane z rdzeniami włókiennymi lub stalowymi. Liny podatne na pękanie pojedynczych drutów wewnątrz liny. Stosowane w układach wielokrążków z niewielkimi promieniami przewijania przez krążki przy niewielkim natężeniu pracy. 15 Dźwignice Źródła: Materiały firmy DRUMET

DŹWIGNICE I DŹWIGI - LINY STALOWE BUDOWA LINY – KONSTRUKCJE LIN STALOWYCH Liny dwuzwite okrągłosplotkowe o liniowym styku drutów (przykłady) 6x19S-FC 6x19W-FC 6x25F-FC 6x31WS-FC Typowe konstrukcje liny określane przez budowę splotki: Seale (S), Warrington (W), Warrington-Seale (WS), Filler (F). Liny Seale są odporne na ścieranie i na korozję. Ze względu na grube druty zewnętrzne nie przekraczają 32 mm średnicy. Liny Warrington charakteryzują się dużą odpornością na zginanie i giętkością. Liny dość tanie. Najczęściej wykorzystywane są liny Warrington-Seale ze względu na zachowanie walorów zarówno lin typu Seale jak i Warrington. Liny bardzo odporne na naciski jednostkowe i nadają się do pracy przy niskich stosunkach D/d. Liny Filler stosowane często w napędach ciernych dźwigów. Liny o dużej elastyczności i tanie. Liny dwuzwite okrągłosplotkowe nieodkrętne (przykłady) Zasada budowy 18x7 WSC 18x7 FC 12/15 Nieodkrętność zazwyczaj uzyskiwana poprzez skręcenie w warstwach przeciwstawnie do siebie. Stosowane również w dźwignicach. 16 Dźwignice Źródła: Materiały firmy DRUMET

DŹWIGNICE I DŹWIGI - LINY STALOWE BUDOWA LINY – KONSTRUKCJE LIN STALOWYCH Liny stalowe o splotkach deformowanych plastycznie (przykłady) 12/K12 19/K16 K19/K16 19/K18 Deformacja plastyczna (kompaktowanie) uzyskana w operacjach walcowania, zgniatania lub przeciągania splotek o liniowym styku drutów. Ze względu na to, że składa się z wielu cienkich splotek liny te są giętkie i odporne na przeginanie. Stosunkowo gładka zewnętrzna powierzchnia zapewnia dużą odporność na ścieranie. Także trwałość jest wysoka (dużo wyższa niż zwykłych lin dwuzwitych). Wykonywane często jako odporne lub częściowo odporne na kręcenie. Wadą jest nietypowy, lawinowy wzrost liczby pęknięć w schyłkowych etapach życia liny. Stosowane również w dźwignicach. Liny dwuzwite kowarkowane 6/26 6/25 Liny kowarkowane również poddane są deformacji plastycznej. W przeciwieństwie jednak do kompaktowanych operacja zagniatania lub młotkowania wykonywana jest na całej (gotowej) linie. Charakteryzują się znakomitą odpornością na ścieranie i wysoką siłą zrywającą linę. Stosowane np. w leśnictwie. 17 Dźwignice Źródła: Materiały firmy DRUMET

DŹWIGNICE I DŹWIGI - LINY STALOWE BUDOWA LINY – NAZEWNICTWO (PN-EN 12385-1:2000) Część słowna (np. nazwa handlowa liny) Powłoki galwaniczne: Symbol: Druty bez powłoki - U Druty ocynkowane (klasa B) - B Druty ocynkowane (klasa A) - A Średnica nominalna liny Liczba splotek LINA 32 – 6 x 36 – WS – IWRC 1770 B zS Klasa wytrzymałości drutów: 1570, 1760, 1960, 2160. Liczba drutów w splotce (dodatkowo oznaczenie V dla splotek trójkątnych, Q dla owalnych, P dla płaskich, K dla kompaktowanych). Budowa splotki: Symbol: Lina jednozwita - brak Lina z punktowym stykiem - M Lina ze stykiem kombinowanym - N Lina typu Seal - S Lina typu Warrington - W Lina typu Filler - F Lina typu Warrington - Seal - WS 18 Dźwignice Źródła: PN-EN 12385-1:2000

DŹWIGNICE I DŹWIGI - LINY STALOWE BUDOWA LINY – NAZEWNICTWO (PN-EN 12385-1:2000) Rodzaj rdzenia: Symbol: Rodzaj rdzenia: Symbol: Rdzeń włókienny - FC Rdzeń ze splotki linowej - WSC Naturalny rdzeń włókienny - NFC Rdzeń z niezależnej liny stalowej - IWRC Syntetyczny rdzeń włókienny - SFC Rdzeń z liny ze splotek kompakt. - IWRC(K) Rdzeń ze stałego polimeru - SPC Rdzeń z liny w osłonie polimeru - EPIWRC Rdzeń stalowy - WC Część słowna (np. nazwa handlowa liny) LINA 32 – 6 x 36 – WS – IWRC 1770 B zS LEWOSKRĘTNA PRAWOSKRĘTNA Lina jednozwita: Symbol: Kierunek zwicia prawy - Z Kierunek zwicia lewy - S Lina przeciwzwita, prawa - sZ Lina przeciwzwita, lewa - zS Lina współzwita, prawa - zZ Lina współzwita, lewa - sS PRZECIWZWITA WSPÓŁWZWITA 19 Dźwignice Źródła: PN-EN 12385-1:2000

DŹWIGNICE I DŹWIGI - LINY STALOWE UMOCOWANIE KOŃCA LINY – SERCÓWKA + ZACISKI KABŁĄKOWE Prawidłowe Nieprawidłowe Max 5d 20 Dźwignice Źródła: Materiały firmy CASAR

DŹWIGNICE I DŹWIGI - LINY STALOWE ZASADA CIĘCIA LIN 1. Położenie końcowej części drutu służącego do owijania wzdłuż liny, a drugim końcem drutu owija się linę. 2. Drut należy nawinąć na długości około 3 średnic ciętej liny po każdej stronie. 3. Zakręcić oba końce drutu do owijania. 4. Można dokonać przecięcia liny. 21 Dźwignice Źródła: Materiały firmy CASAR

DŹWIGNICE I DŹWIGI - LINY STALOWE POMIAR ŚREDNICY LINY 1. Prawidłowy pomiar 2. Nieprawidłowy pomiar 22 Dźwignice Źródła: Materiały firmy CASAR

DŹWIGNICE I DŹWIGI - LINY STALOWE OCENA ZUŻYCIA I WYMIANY Lina powinna być badana na całej długości. Szczególną uwagę zwraca się na następujące miejsca: końcowa część liny w pobliżu zabezpieczenia końca, część liny przechodząca przez krążki linowe lub zblocza, część liny spoczywająca na krążku wyrównawczym, część liny obciążona cieplnie, część liny, która jest ścierana uwarunkowaniami zewnętrznymi (otwór, kant). KRYTERIA OCENY Falistość Linę należy wymienić, gdy d1 > 4/3 d d1 - średnica odkształconej liny na długości < 25d (d-średnica nominalna liny) 23 Dźwignice Źródła: PN-90/M-80255

DŹWIGNICE I DŹWIGI - LINY STALOWE KRYTERIA OCENY Deformacja w kształcie koszyka Występuje wtedy, gdy warstwa zewnętrzna splotek wydłuży się bardziej niż wewnętrzna. Może się to wydarzyć przy nagłym obciążeniu luźnej liny. Lina z taką deformacją kwalifikuje się do natychmiastowej wymiany. Wyciśnięcie drutu Niektóre druty wybrzuszają się po przeciwległej stronie do rowka krążka linowego tworząc pętle – tu najczęściej jest to efekt obciążeń dynamicznych. Uszkodzenie typowe dla lin mechanizmów podnoszenia. Lina z taką deformacją kwalifikuje się do natychmiastowej wymiany. 24 Dźwignice Źródła: PN-90/M-80255

DŹWIGNICE I DŹWIGI - LINY STALOWE KRYTERIA OCENY Miejscowe zmiany średnicy liny Z reguły sytuacje takie dotyczą deformacji lub pęknięcia rdzenia liny. Przy dużych deformacjach linę należy wymienić. Powstanie pętli Zapętlenie liny z rozkręceniem splotu i wydostaniem się rdzenia włókiennego. Lina z taką deformacją kwalifikuje się do natychmiastowej wymiany. 25 Dźwignice Źródła: PN-90/M-80255

DŹWIGNICE I DŹWIGI - LINY STALOWE KRYTERIA OCENY Charakter i liczba pękniętych drutów Przy przekroczonych liczbach pękniętych drutów w zewnętrznych splotkach linę należy wymienić. Inne kryteria: Pęknięcia drutów przy zakończeniu. Miejscowe zgrupowanie pękniętych drutów. Rozerwanie splotek. Zużycie zewnętrzne. Korozja. Zmniejszona sprężystość. 26 Dźwignice Źródła: PN-90/M-80255

Współczynnik bezpieczeństwa Zp DŹWIGNICE I DŹWIGI - LINY STALOWE DOBÓR LIN STALOWYCH wg. PN – ISO 4308-1:1998 Współczynniki bezpieczeństwa i doboru GNP Współczynnik bezpieczeństwa Zp Bębny h1 Krążki h2 Krążki wyrównawcze h3 M1 3,15 11,2 12,5 M2 3,35 14,0 M3 3,55 16,0 M4 4,00 18,0 M5 4,50 20,0 M6 5,60 22,4 M7 7,10 25,0 M8 9,00 28,0 Współczynniki krotności średnic wynikają z zagadnień zmęczeniowego niszczenia liny. Im mniejsza krotność średnic tym mniejsza trwałość liny. Poza tym trwałość liny zależy od liczby krążków, przez które się ona przewija. Szkodliwe są zwłaszcza zmiany kierunku przegięć i ich częstotliwość. 27 Dźwignice Źródła: PN-ISO 4308-1:1998