WYTRZYMAŁOŚĆ LIN. 1N=0,1kg 1daN (deka)=1kg 1kN (kilo)= 100kg

Transkrypt

1 WYTRZYMAŁOŚĆ LIN Poniżej zamieściłem tabele z wytrzymałością i masą linek z różnych surowców. Można poniższe wartości traktować jako punkt odniesienia przy porównywaniu parametrów lin różnych producentów. Od razu wyjaśniam, normy dotyczące lin kręconych i plecionych (forma L) są aktualnie obowiązujące. W przypadku lin plecionych, sprawę potraktowano dość radykalnie, na dzień dzisiejszy nie ma norm przeznaczonych dla tych wyrobów. Stare normy dotyczące konstrukcji K, E, H przestały obowiązywać z dniem pojawienia się nowych, w których zapomniano o wyrobach plecionych. W związku z takim stanem rzeczy producenci powołują się na własne warunki technologiczne, które w większości przypadków są zbieżne z dawniej obowiązującymi normami. Stare normy na wyroby plecione są identyczne z normami niemieckimi DIN, dlatego warto na nie zerknąć i traktować je jako dodatkową wskazówkę przy wyborze liny. Teraz kilka uwag dotyczących parametrów zamieszczonych w tabelach. Jednym z ważniejszych parametrów jest wytrzymałość liny (siła zrywająca). Siłę zrywająca często podaj się w newtonach [N] lub w wielokrotnościach tej jednostki. Dla uproszczenia przyjmuje się, że 1daN=1kg (dokładniej 1daN= kg). Poniżej mała ściągawka: 1N=0,1kg 1daN (deka)=1kg 1kN (kilo)= 100kg Patrząc na siłę zrywającą dla liny podawaną przez producenta należy pamiętać, że jest ona mierzona w dość specyficznych warunkach. - liny zrywane są w optymalnych warunkach klimatycznych (temperatura, wilgotność itp.) - lina poddawana testom nie jest narażona na promieniowanie UV i związki chemiczne - wyrób nie ma uszkodzeń, które występują podczas normalnego użytkowaniu (przetarcia, zagniecenia) - wyrób podczas zrywu mocowany jest w odpowiednich szczękach, które nie powodują osłabienia liny (zryw liny jest prawidłowy jeżeli następuję w pewnej odległości od szczęk) Tym idealnym warunkom można teraz przeciwstawić linę, która podczas codziennej pracy narażona jest na szereg niekorzystnych czynników. Jeżeli chcemy wykorzystać wytrzymałość liny prawie w 100% procentach to powinniśmy stosować zaploty zamiast węzłów. Lina z takim zaplotem jak na rysunku nie traci wytrzymałości i nie ma problemu ze,,ślizganiem w węźle. Tego typu zaploty stosuje się zarówno do wyrobów kręconych jak i plecionych. Na wytrzymałość liny wpływa również kąt oplatania na rysunku ά, wartość kąta nie powinna przekraczać 45 stopni w

2 przeciwnym razie może dojść do zerwania liny przy zaplocie. Jeżeli chcemy być pewni wytrzymałości zaplotu to należy stosować pięć wplotów (na rysunku L) oraz zastosować,,cieniowanie. Dla podkreślenia różnicy pomiędzy tym co lina wytrzyma w laboratorium a podczas użytkowania można posłużyć się następującym przykładem. Mamy linkę poliamidową forma K o deklarowanej wytrzymałości dan (średnica 10 mm). Używamy jej podczas deszczu (mokry poliamid traci wytrzymałości), robimy węzeł (średnio tracimy około 30% wytrzymałości) i dodatkowo załóżmy, że lina ma np. dwa lata i była często narażona na promieniowanie UV (powiedzmy dalszy 5-7% spadek wytrzymałości). Sumujemy wszystko i otrzymujemy linkę, która ma wytrzymałość niewiele powyżej 1000 dan. Oczywiście nie zawsze jest tak źle, ale producenci również są świadomi tych zagrożeń dlatego sugerują używanie liny przy wykorzystaniu ok.75% ich deklarowanej wytrzymałości (dopuszczalne obciążenie robocze). Sytuacja zaczyna się diametralnie zmieniać kiedy przechodzimy do lin wykorzystywanych przy przenoszeniu ładunków lub używanych wszędzie tam gdzie od liny zależy bezpieczeństwo i życie ludzi. Dobierając parametry liny do tego typu zastosowań posługujemy się tzw. współczynnikiem bezpieczeństwa, który można zdefiniować jako iloraz siły zrywającej i obciążenia użytkowego. Poniżej wartości często spotykane współczynników, w zależności od zastosowań liny (wartości należy traktować orientacyjnie): - liny pomocnicze przy transporcie pomocniczym v=8 - jednorazowe liny pomocnicze przy transporcie pionowym v=5 - liny w podnośnikach wielokrążkowych ręcznych v=6 Współczynnikiem posługujemy się w następujący sposób. Jeżeli będziemy transportować jakiś ładunek m=200 dan to do tego celu powinniśmy użyć liny o

3 wytrzymałości v*200 dan= 1600 dan (v=8). Są to surowe wymagania, ale w odniesieniu do wcześniej przedstawionego przypadku straty wytrzymałości przez linę poliamidową, jak najbardziej słuszne. Teraz trochę mniej istotnych rzeczy, ale myślę wartych wspomnienia. Masę liny, średnica, skręty czy przeploty(wyroby plecione) zawsze mirzy się pod określonym obciążeniem, dlatego nie bądźcie zdziwieni gdy masa czy skręty liny zamieszczone w katalogu nie zawsze pokrywa się z waszymi pomiarami. Przykładowo linę o średnicy 10 mm podczas badania obciąża się 12 kg, linę 20 mm 50kg, linę 30mm 115kg, a linę 44 mm aż 240 kg. Następną ciekawą rzeczą jest spadek wytrzymałości w linie, który najlepiej można pokazać posługując się wytrzymałością właściwa. Dla przykładu weźmy linę poliamidową kręconą forma A o średnicy 20 mm. Z tabeli można odczytać, że lina posiada masę 245g/m i siłę zrywającą 8140 dan. W celu otrzymania wytrzymałości właściwej wystarczy podzielić siłę przez masę i otrzymujemy w zaokrągleniu 33 dan/g/m (częściej stosowaną jednostką jest cn/tex=dan/g/m - oznacza to, że lina której metr waży 1g posiada wytrzymałość 33 dan). Teraz tą samą operację powtórzmy dla średnicy 40 mm, otrzymamy tylko 28 cn/tex, zatem siła zrywająca nie rośnie wprost proporcjonalnie do średnicy liny (a właściwie do masy liny). Jeszcze większe dysproporcję są widoczne, jeżeli porównamy wytrzymałość elementarnego włókna użytego do produkcji liny, z końcową wytrzymałością wyrobu. Dobrej jakości jedwab poliamidowy posiada wytrzymałość właściwą w granicach cn/tex, co w przeliczeniu na pojedynczą,,nitkę daję 13,8 kg. W linie o średnicy 20 mm takich nitek może być *13,8= kg. Sumując wytrzymałość wszystkich nitek użytych w linie otrzymujemy kg, gdy tymczasem lina ma wytrzymałość tylko 8140 kg (ponad 30% różnica). Czym większa średnica liny tym większa różnica pomiędzy sumaryczną wytrzymałością nitek, a wytrzymałością liny. W tym momencie nasuwa się pytanie, co powoduje tak dużą stratę wytrzymałości? Ogólnie można przyjąć, że straty wytrzymałości wynikają z konstrukcji liny. Skręcanie czy splatanie zawsze przyczynia się do powstania większych lub mniejszych załamań włókien, co w znacznym stopniu zmniejsza wytrzymałość. Parametry surowca i konstrukcji w odmiennym stopniu wpływają na końcową wytrzymałość liny. Powyższe niedogodności producenci próbują niwelować stosując surowce o lepszej wytrzymałości lub poprzez odpowiednie dobranie parametrów technologicznych w procesie produkcji (pewne modyfikacje konstrukcji). Innym parametrem, który może przydać się konstruktorom jest moduł sprężystości. Moduł sprężystości E nie ma dla lin stałej wartości i osiąga swoją najwyższą wartość najczęściej w pobliżu siły zrywającej liny. W rzeczywistości zastępuje się lekko zakrzywioną część wykresu zależności wydłużenia do obciążenia (zwykle między 20 i 80 % siły zrywającej liny) linią prostą i dzięki tak określonemu modułowi można dokonywać porównań między użytymi w linach i technikami ich wytwarzania. Surowiec Moduł sprężystości E [dan/mm2] Praca zrywania [danm/kg]

4 Polipropylen Poliamid Poliester Aramid (kevlar) Lina stalowa * wartości dotyczą liny o średnicy 12mm Praca zrywania jest iloczynem wydłużenia liny i siły. Poniżej wykresik przedstawiający zmiany w naprężeni w różnych tworzywach w zależności od wydłużenia. Na koniec zostawiłem najciekawszą rzecz, wykres wydłużenia lin w zależności od działającej siły. Poniższe wartości należy traktować orientacyjne, ponieważ krzywe przedstawione na wykresie mogą się zmieniać (i zmieniają się) w zależności od formy wyrobu, sposobu wykonania wyrobu i parametrów zastosowanych surowców.

5 1 - Lina z manili forma A 2 - Lina konopna forma A 3 - Lina sizalowa forma B 4 - Lina poliamidowa PA 6.0 forma A 5 - Lina poliamidowa PA 6.6 forma A Lina polipropylenowa (włókna foliowe) 8 - Lina polipropylenowa (jedwab) forma A 9 - Lina polipropylenowa monofilament forma A 11- Lina poliesterowa forma A 12 - Lina poliesterowa forma E 13 - Lina aramidowa (Kevlar) forma K 17 - Lina stalowa