При подъеме тяжелых конструкций кранами или лебедками стальной трос подвергается осевому растяжению. Из-за спиральной структуры прядей осевое усилие преобразуется во внутренний крутящий момент. Без возможности свободно провернуться канат либо раскручивается сам, либо неконтролируемо вращает подвешенный груз.
Такелажный вертлюг (Swivel, компенсатор кручения) решает эту механическую задачу, разделяя вращательные степени свободы между тросом и грузом.
1. Физика скручивания стального каната под нагрузкой
Большинство грузоподъемных канатов изготавливаются методом спиральной свивки (крестовой, односторонней, 6- или 8-прядные с органическим или металлическим сердечником IWRC). При натяжении витки проволоки стремятся распрямиться.
Последствия блокировки крутящего момента:
- Неконтролируемое вращение груза в воздухе. Длинномерные грузы (трубы, фермы, балки) начинают разворачиваться, создавая угрозу столкновения со стрелой крана или строительными конструкциями.
- Перекручивание ветвей полиспаста («закручивание крюковой подвески»). В многониточных полиспастах канаты перехлестываются между собой, блокируя движение блоков и приводя к заклиниванию запасовки.
- Разрушение структуры каната. Жесткая фиксация обоих концов заставляет пряди выпучиваться («фонари»), выдавливать сердечник наружу или образовывать заломы (колышки) при резком сбросе натяжения.
2. Назначение вертлюга (Swivel)
Вертлюг — это силовой шарнирный соединитель грузоподъемной ветви, состоящий из двух независимых концевых фитингов, соединенных центральным силовым штоком с возможностью свободного вращения на 360° вокруг продольной оси.
Ключевые функции узла:
- Компенсация осевого крутящего момента каната при подъеме и опускании.
- Предотвращение передачи вращения от поднимаемого объекта к несущему тросу.
- Обеспечение позиционирования грузозахватного органа без перекручивания стропа.
Подобрать оборудование под вашу задачу
3. Конструктивные типы: скольжение против упорных подшипников качения
Главный параметр классификации вертлюгов — способность работать под динамической или статической нагрузкой.
3.1. Монтажные вертлюги скольжения (без подшипников / на втулках)
- Конструкция: стальной шток опирается на латунную или бронзовую упорную шайбу внутри корпуса.
- Принцип действия: вращаются только вручную до приложения тягового усилия. Как только на узел подается нагрузка свыше 5–10% от WLL, сила трения в контакте металл-металл блокирует вращение.
- Назначение: позиционирование стропа перед зацепкой, статичные растяжки мачт, крепление кабельных чулков при протяжке кабелей малого диаметра.
3.2. Грузоподъемные вертлюги на упорных подшипниках качения (Grade 80 / Grade 100)
- Конструкция: корпус вмещает упорный шариковый или конический роликовый подшипник, герметизированный сальниковыми уплотнениями (Nitrile/FKM) и заполненный консистентной смазкой на весь срок службы.
- Принцип действия: коэффициент трения качения остается низким даже при максимальном пределе рабочей нагрузки (WLL). Вертлюг свободно и плавно проворачивается непосредственно в момент движения груза.
- Класс стали: высоколегированная сталь класса прочности 8 (Grade 80) или 10 (Grade 100) с коэффициентом запаса прочности 4:1 или 5:1.
4. Комбинации концевых фитингов
В зависимости от схемы строповки и сопрягаемых элементов используются различные типы концевых соединений.
Кольцо – Кольцо (Eye – Eye)
Симметричное исполнение с двумя закрытыми проушинами. Подходит для соединения через скобы (шаклы), соединительные звенья типа «бабочка» (LL / соединители стропов) или текстильные петли.
Вилка – Вилка (Jaw – Jaw)
Оснащен двумя U-образными вилками с термообработанными пальцами и шплинтами. Монтируется напрямую к концевым коушам канатов, цепям или плоским проушинам траверс без промежуточных звеньев.
Кольцо – Вилка (Eye – Jaw)
Универсальный переходной вариант: одна сторона жестко фиксируется пальцем в цепи или коуше, вторая сторона принимает свободное тело скобы или крюка.
Крюк – Кольцо (Hook – Eye)
Вертлюг интегрирован непосредственно в тело самозапирающегося или чалочного крюка. Исключает сборку гирлянды из нескольких фитингов, снижая общую строительную высоту грузоподъемного узла.
5. Области обязательного применения вертлюгов
- Строповка длинномерных и крупногабаритных конструкций: подъем контейнеров, модульных зданий, рельсовых плетей, трубных пакетов с предотвращением крутильных колебаний.
- Оголовки буровых лебедок и установок ГНБ (горизонтально-направленного бурения): предотвращение передачи вращательного движения буровой колонны на силовой тяговый трос при обратной протяжке трубопровода.
- Кабелеукладчики и протяжка ЛЭП: установка между лидер-тросом и протягиваемым силовым кабелем в кабельном чулке для защиты жил кабеля от скручивания.
- Крюковые подвески кранов и манипуляторов: компенсация кручения канатов при изменении кратности полиспаста и перемещении грузов на большую высоту (от 15–20 метров).
- Монтаж технологического оборудования в стесненных условиях: возможность ручной корректировки угла разворота оборудования монтажниками непосредственно перед опусканием на фундаментные болты.
6. Сводная таблица параметров подшипниковых вертлюгов Grade 80
В таблице приведены типовые механические характеристики грузоподъемных вертлюгов класса прочности 8 (коэффициент запаса 4:1):
| Номинальный типоразмер (цепь / канат) | Грузоподъемность WLL, т | Разрушающая нагрузка MBL, кН | Внутренний диаметр кольца D, мм | Ширина зева вилки A, мм | Масса узла, кг |
|---|---|---|---|---|---|
| G80 Swivel 6-8 | 1.12 | 44.8 | 28 | 8.0 | 0.45 |
| G80 Swivel 7/8-8 | 2.00 | 80.0 | 36 | 10.5 | 0.90 |
| G80 Swivel 10-8 | 3.15 | 126.0 | 44 | 13.0 | 1.45 |
| G80 Swivel 13-8 | 5.30 | 212.0 | 54 | 16.5 | 3.20 |
| G80 Swivel 16-8 | 8.00 | 320.0 | 66 | 20.0 | 5.80 |
| G80 Swivel 18/20-8 | 12.50 | 500.0 | 82 | 25.0 | 9.70 |
| G80 Swivel 22-8 | 15.00 | 600.0 | 90 | 28.0 | 14.50 |
| G80 Swivel 26-8 | 21.20 | 848.0 | 105 | 33.0 | 24.00 |
| G80 Swivel 32-8 | 31.50 | 1260.0 | 125 | 40.0 | 41.50 |
7. Правила безопасной эксплуатации и отбраковки
- Контроль радиальных нагрузок: вертлюги рассчитаны строго на прямолинейное осевое натяжение. Приложение изгибающих или боковых нагрузок приводит к заклиниванию и излому штока.
- Проверка плавности хода: перед каждым подъемом узел проверяется на отсутствие рывков, заеданий и поперечного люфта подшипника.
- Критерии отбраковки:
- Увеличение осевого зазора подшипника более чем на 1.5–2.0 мм.
- Наличие трещин, волосовин или следов сварки на силовом корпусе.
- Износ сечения проушины кольца или тела пальца вилки свыше 10% от номинального диаметра.
- Остаточная деформация (изгиб штока или раскрытие щек вилки).
8. Поставка сертифицированных вертлюгов от ИП «Казмеханика»
ИП «Казмеханика» поставляет промышленные такелажные вертлюги и грузоподъемную оснастку классов Grade 80 и Grade 100 для предприятий Казахстана:
- Подшипниковые компенсаторы вращения грузоподъемностью от 1.0 до 35.0 тонн со склада в Астане и Алматы;
- Исполнения с фитингами «кольцо-кольцо», «вилка-вилка», «кольцо-вилка» и крюки на упорных подшипниках;
- Паспорта изделий, протоколы заводских испытаний пробной нагрузкой (2.5 × WLL) и сертификаты соответствия техрегламентам;
- Комплектация крановых подвесок, лебедочных канатов, траверс и строповых систем.
