Ko je ročno verižno dvigalo preobremenjeno, kakšna je verjetnost zloma verige?

Ko je ročno verižno dvigalo preobremenjeno, kakšna je verjetnost zloma verige?

1. Razmerje med preobremenitvijo ročnega verižnega dvigala in zlomom verige

1.1 Načelo delovanjaročno verižno dvigaloin analizo verižne sile
Ročno verižno dvigalo je pogosto uporabljena ročna dvižna oprema. Njegovo načelo delovanja je, da vleče ročno verigo za vrtenje ročnega verižnega kolesa, s čimer poganja dvižno verižno kolo, da se vrti, in na koncu dvigne težek predmet skozi dvižno verigo. V normalnih delovnih pogojih se napetost verige ujema z njeno nazivno obremenitvijo, v pogojih preobremenitve pa se bo napetost verige znatno povečala.
V skladu s konstrukcijskimi standardi ročnih verižnih dvigal je moč njihove verige zasnovana glede na določen varnostni faktor nazivne obremenitve. Na primer, pri ročnem verižnem dvigalu z nazivno obremenitvijo 1 tone je varnostni faktor njegove verige običajno med 4 in 6, kar pomeni, da je največja dovoljena napetost verige 4- do 6-kratna nazivna obremenitev. Vendar pa bo pri dejanski uporabi, ko bo nazivna obremenitev presežena, sila verige presegla projektno območje.
Iz analize sile je razvidno, da je napetost, ki jo nosi vsak člen, ko veriga dviguje težke predmete, enakomerno porazdeljena. Ob preobremenitvi se napetost verižnega člena hitro poveča. V skladu z načelom materialne mehanike je napetost verižnega člena sorazmerna z napetostjo in obratno sorazmerna s površino prečnega prereza verižnega člena. Ko napetost verižnega člena preseže mejo tečenja materiala, bo verižni člen podvržen plastični deformaciji; če še dodatno preseže natezno trdnost materiala, se člen verige zlomi.
Pri dejanski uporabi občasno pride do zloma verige ročnih verižnih dvigal. Po relevantnih statističnih podatkih je v nesrečah z ročnim verižnim dvigalom zlom verige zaradi preobremenitve kar 70 %. Na primer, na gradbišču so za dvig 5-tonske uteži uporabili ročno verižno dvigalo z nazivno obremenitvijo 3 tone. Zaradi tega se je veriga med postopkom dvigovanja nenadoma pretrgala, kar je povzročilo padec uteži, kar je povzročilo škodo na opremi in telesne poškodbe. Ta nesreča v celoti ponazarja veliko nevarnost preobremenitve za varnost verig ročnega verižnega dvigala.

2. Dejavniki, ki vplivajo na verjetnost preloma verige

2.1 Stopnja preobremenitve
Stopnja preobremenitve je eden od ključnih dejavnikov, ki vplivajo na verjetnost zloma verige ročnih verižnih dvigal. Glede na materialno mehaniko in z njo povezane eksperimentalne podatke, ko obremenitev verižnega dvigala preseže 10 % nazivne obremenitve, se bo verjetnost zloma verige znatno povečala. Na primer, za verižno dvigalo z nazivno obremenitvijo 1 tone, ko dejanska obremenitev doseže 1,1 tone, je verjetnost zloma verige približno 5%; in ko obremenitev doseže 150 % nazivne obremenitve, bo verjetnost zloma narasla na več kot 30 %.
To povečanje verjetnosti je predvsem zato, ker je bil pri načrtovanju verige upoštevan določen varnostni faktor, vendar bo preobremenitev hitro prekinila to varnostno območje. Če za primer vzamemo določeno znamko verižnega dvigala, je varnostni faktor njegove verige 5, kar pomeni, da se ne bo zlomilo pri 5-kratni nazivni obremenitvi v teoriji. Vendar pa je pri dejanskih preskusih, ko obremenitev doseže 2-kratno nazivno obremenitev, verjetnost zloma verige blizu 20 %. To kaže, da višja kot je stopnja preobremenitve, večja je nevarnost zloma verige.

2.2 Material in kakovost verige
Vpliva materiala in kakovosti verige na verjetnost preloma ni mogoče prezreti. Visokokakovostne verige so običajno izdelane iz legiranega jekla visoke trdnosti, njihova natezna trdnost in meja tečenja pa sta veliko višji od navadnega jekla. Na primer, natezna trdnost verig iz visokokakovostnega legiranega jekla lahko doseže 1200 MPa, medtem ko je natezna trdnost navadnih jeklenih verig le 800 MPa. To pomeni, da je pri enakih pogojih preobremenitve verjetnost zloma visokokakovostnih verig iz legiranega jekla veliko manjša.
Poleg tega bo proces izdelave verige vplival tudi na njeno kakovost. Trdnost varilne točke verige s podstandardnim postopkom varjenja bo bistveno nižja od običajne ravni. Glede na relevantne raziskave bo verjetnost pretrganja verige z nezadostno trdnostjo varilnega mesta 15 % večja kot pri verigi s kvalificirano kakovostjo varjenja pri 10 % preobremenitvi. Zato kakovost materiala verige in proizvodnega procesa neposredno določata njeno varnost in zanesljivost v pogojih preobremenitve.
Če povzamemo, sta stopnja preobremenitve ter material in kakovost verige dva pomembna vidika, ki vplivata na verjetnost zloma verige ročnega verižnega dvigala. Preobremenitev bo znatno povečala tveganje za zlom verige, kakovosten material verige in proizvodni proces pa lahko to tveganje do določene mere zmanjšata. Zato sta pri uporabi ročnega verižnega dvigala dosledno upoštevanje nazivne obremenitve in izbira visokokakovostnih verig ključni ukrep za zagotavljanje varnega delovanja opreme.

3. Ocena verjetnosti zloma pri dejanski uporabi

3.1 Statistična analiza na podlagi primerov nesreč
Po statističnih podatkih ustreznih primerov nesreč je preobremenitev vzrok za kar 70 % nesreč z zlomi verige verižnega dvigala. Na gradbišču je bilo na primer verižno dvigalo z nazivno obremenitvijo 3 tone uporabljeno za dvig 5-tonske uteži. Zaradi tega se je veriga med postopkom dvigovanja nenadoma zlomila, kar je povzročilo padec uteži, kar je povzročilo poškodbe opreme in telesne poškodbe. Nadaljnja analiza je pokazala, da ko je obremenitev verižnega dvigala presegla 10 % nazivne obremenitve, se je verjetnost zloma verige znatno povečala, ko pa je obremenitev dosegla 150 % nazivne obremenitve, bi verjetnost zloma narasla na več kot 30 %.
Po statističnih podatkih industrije je preobremenitev pogosta pri dejanski uporabi verižnih dvigal, zlasti v nekaterih malih podjetjih in na gradbiščih. Zaradi pomanjkanja strogega upravljanja in nadzora pogosto prihaja do preobremenitev verižnih dvigal. Po nepopolnih statističnih podatkih se je v zadnjih petih letih zgodilo 120 nesreč zaradi zloma verige verižnih dvigal zaradi preobremenitve, kar predstavlja 68 % skupnega števila nesreč verižnih dvigal. Te nesreče niso povzročile le velikih gospodarskih izgub, ampak so povzročile tudi številne žrtve.
3.2 Teoretični izračun in simulacija
Z vidika teoretičnega izračuna se lahko verjetnost zloma verige verig ročnega verižnega dvigala oceni z mehaniko materiala in statistiko verjetnosti. V skladu z načelom mehanike materialov je verjetnost zloma verige tesno povezana z obremenitvijo, ki ji je izpostavljena, in natezno trdnostjo materiala. Ko napetost verige preseže mejo tečenja materiala, bo veriga podvržena plastični deformaciji; če še dodatno preseže natezno trdnost materiala, se veriga zlomi.
Če za primer vzamemo določeno znamko ročnega verižnega dvigala, je varnostni faktor njegove verige 5, kar pomeni, da se ne bo zlomilo pri 5-kratni nazivni obremenitvi v teoriji. Vendar pa je pri dejanskih preskusih, ko obremenitev doseže 2-kratno nazivno obremenitev, verjetnost zloma verige blizu 20 %. S simulacijskimi poskusi so raziskovalci ugotovili, da je pri stopnji preobremenitve 10 % verjetnost preloma verige približno 5 %; in ko stopnja preobremenitve doseže 50%, se bo verjetnost zloma močno povečala na 25%.
Poleg tega je mogoče s simulacijo napetostnih pogojev verig ročnih verižnih dvigal pri različnih pogojih preobremenitve z analizo končnih elementov natančneje predvideti verjetnost zloma verige. Rezultati simulacije kažejo, da verjetnost preloma verige ni povezana samo s stopnjo preobremenitve, temveč tudi tesno povezana z dejavniki, kot so začetne napake verige in lastnosti utrujanja materiala. Na primer, če je v verigi majhna začetna razpoka, bo verjetnost preloma večkrat večja kot pri verigi brez napak.
Če povzamemo, je verjetnost zloma verige, ko je ročno verižno dvigalo preobremenjeno, mogoče celoviteje ovrednotiti s kombinacijo statistike primerov nesreč ter teoretičnega izračuna in simulacije. Ti rezultati raziskav so pomembna referenca za varno uporabo ročnih verižnih dvigal.

4. Ukrepi za preprečevanje pretrganja verige

4.1 Pravilna uporaba ročnih verižnih dvigal
Pravilna uporaba ročnih verižnih dvigal je ključni člen pri preprečevanju zloma verige. Prvič, operaterji morajo delovati strogo v skladu z nazivno obremenitvijo opreme in preobremenitev je strogo prepovedana. Po statističnih podatkih je preobremenitev eden glavnih vzrokov za zlom verige ročnih verižnih dvigal, kar do 70 %. Zato je treba pred uporabo natančno preveriti nazivno obremenitev in dejansko obremenitev opreme, da zagotovite, da se ujemata.
Poleg tega med delovanjem zagotovite, da je veriga ročnega verižnega dvigala obešena navpično, da preprečite poševno vlečenje. Poševni vlečenje bo povečalo silo na verigi, kar bo povzročilo, da se veriga med postopkom dvigovanja zlahka strese in celo deformira in obrabi. Na primer, na gradbišču je operater potegnil ročno verižno dvigalo poševno, kar je povzročilo neenakomerno silo na verigi, sčasoma pa se je veriga med postopkom dvigovanja zlomila, kar je povzročilo poškodbe opreme in osebne poškodbe.
Pri vlečenju verige mora biti sila enakomerna, da preprečite vlečenje in trzanje. Nenadno in močno vlečenje lahko povzroči zagozditev ali zlom verige, zlasti v pogojih preobremenitve, tveganje se znatno poveča. Zato se morajo operaterji strokovno usposobiti in obvladati pravilne metode delovanja, da zagotovijo nemoteno delovanje ročnega verižnega dvigala.

4.2 Redni pregledi in vzdrževanje
Redni pregledi in vzdrževanje sta pomembna zagotovila za varno delovanje verige ročnega verižnega dvigala. Najprej je treba verigo v celoti pregledati, vključno s tem, ali je vsak člen verige obrabljen, deformiran ali počen. Glede na ustrezne raziskave bo obraba verige bistveno zmanjšala njeno natezno trdnost. Ko obraba verige doseže 10 % njenega premera, se njena natezna trdnost zmanjša za približno 20 %. Zato sta redno preverjanje obrabljenosti verige in pravočasna menjava močno obrabljenih verig pomemben ukrep za preprečevanje zloma verige.
Istočasno je treba pregledati druge dele ročnega verižnega dvigala, kot so kljuke, zobniki itd. Deformacija ali razpoke v kavlju lahko povzročijo zdrs uteži, medtem ko bo obraba zobnika vplivala na normalno delovanje verige in povečala silo na verigi. Z rednim mazanjem verige in zobnika lahko zmanjšate trenje in podaljšate življenjsko dobo verige. Študije so pokazale, da se lahko življenjska doba redno mazanih verig podaljša za več kot 30 %.
Poleg tega je treba vzpostaviti sistem rednega inšpekcijskega nadzora za beleženje rezultatov vsakega inšpekcijskega pregleda, da se lahko odkrijejo morebitne težave in pravočasno sprejmejo ukrepi. Podjetje je na primer vzpostavilo sistem rednih inšpekcijskih pregledov, vsak mesec izvedlo obsežen pregled ročnega verižnega dvigala, pravočasno zamenjalo močno obrabljene verige in učinkovito zmanjšalo pojavnost nesreč z zlomom verige.
Če povzamemo, lahko s pravilno uporabo ročnega verižnega dvigala ter rednim pregledovanjem in vzdrževanjem učinkovito zmanjšamo nevarnost zloma verige in zagotovimo varno delovanje opreme.

5. Povzetek
S poglobljeno študijo razmerja med preobremenitvijo verižnega dvigala in zlomom verige, v kombinaciji z dejanskimi primeri nesreč, teoretičnimi izračuni in simulacijami ter razpravami o preventivnih ukrepih, lahko pridemo do naslednjih zaključkov:
5.1 Preobremenitev je glavni vzrok za zlom verige
Preobremenitev je glavni vzrok zloma verige pri verižnih dvigalih, in sicer do 70 %. Ko obremenitev verižnega dvigala preseže 10 % nazivne obremenitve, se verjetnost zloma verige znatno poveča; in ko obremenitev doseže 150 % nazivne obremenitve, se verjetnost zloma verige dvigne na več kot 30 %. To kaže, da višja kot je stopnja preobremenitve, večja je nevarnost zloma verige.
5.2 Pomen materiala in kakovosti verige
Material in kakovost verige pomembno vplivata na verjetnost zloma. Visokokakovostne verige so običajno izdelane iz visokotrdnega legiranega jekla, z natezno trdnostjo do 1200 MPa, medtem ko je natezna trdnost navadnih jeklenih verig le 800 MPa. Poleg tega bo pri verigah s podstandardno varilno tehnologijo verjetnost preloma 15 % višja kot pri verigah s kvalificirano kakovostjo varjenja, če bodo preobremenjene za 10 %. Zato sta izbira visokokakovostnih materialov za verige in zagotavljanje, da proizvodni proces ustreza standardom, pomembna sredstva za zmanjšanje tveganja zloma verige.
5.3 Ocena verjetnosti zloma pri dejanski uporabi
Od dejanskih primerov nesreč je bilo v zadnjih petih letih 120 nesreč zaradi pretrganja verige zaradi preobremenitve, kar predstavlja 68 % skupnega števila nesreč z verižnimi dvigali. S teoretičnim izračunom in simulacijo, ko je stopnja preobremenitve 10%, je verjetnost zloma verige približno 5%; ko stopnja preobremenitve doseže 50%, se bo verjetnost zloma močno povečala na 25%. Poleg tega analiza končnih elementov kaže, da verjetnost preloma verige ni povezana samo s stopnjo preobremenitve, ampak je tesno povezana tudi z dejavniki, kot so začetne napake verige in lastnosti utrujanja materiala.
5.4 Učinkovitost preventivnih ukrepov
Pravilna uporaba ročnih verižnih dvigal ter redni pregledi in vzdrževanje so ključni ukrepi za preprečevanje zloma verige. Operaterji morajo delovati strogo v skladu z nazivno obremenitvijo opreme, preobremenitev pa je strogo prepovedana. Hkrati zagotovite, da je veriga obešena navpično, izogibajte se poševnemu vlečenju, naj bo sila enakomerna in se izogibajte nasilnemu vlečenju in vlečenju. Redno preverjanje obrabljenosti verige in pravočasna zamenjava močno obrabljene verige lahko bistveno zmanjšata nevarnost zloma verige. Poleg tega lahko redno mazanje verige in zobnika podaljša življenjsko dobo verige in zmanjša verjetnost zloma.

Če povzamemo, je verjetnost zloma verige, ko je ročno verižno dvigalo preobremenjeno, tesno povezana s stopnjo preobremenitve, materialom verige in kakovostjo. Z doslednim upoštevanjem delovnih postopkov, izbiro visokokakovostnih verig ter rednim pregledovanjem in vzdrževanjem je mogoče učinkovito zmanjšati tveganje zloma verige in tako zagotoviti varno delovanje ročnega verižnega dvigala.