Содержание
- Коротко
- Где измеряют натяжение
- Пять схем установки
- Ограничитель SOLA-A1
- Датчик в линию: SH3, SBM14D
- Полиспаст и мёртвый конец
- Датчик под роликом
- Подбор номинала
- Рывок каната
- Пороги ограничителя
- Отклонение силы от оси
- Сигнал и подключение
- Монтаж
- Настройка и проверка
- Нормы и документы
- Типичные ошибки
- Чек-лист
- Проверьте себя
- Частые вопросы
- Словарь
- Источники
- Читайте также
Датчик натяжения и ограничитель грузоподъёмности — коротко
Датчик натяжения — тензодатчик, который измеряет силу в канате, тросе или подвесе груза. Ограничитель грузоподъёмности (ограничитель веса) сравнивает эту силу с уставками и при перегрузе подаёт сигнал или разрешает отключить подъём. Датчик ставят в линию подвеса (S-образный датчик между проушинами), на неподвижный конец каната полиспаста, под опору отводного ролика или накладывают прямо на канат. Так работают ограничители кранов, талей и лебёдок, крановые и подвесные весы.
В статье: пять схем установки датчика на канат, накладной ограничитель SOLA-A1, датчики в линию (SH3 с проушинами, SBM14D), шайба под опору ролика (SH2D4), расчёт натяжения в полиспасте и силы на ролике, рывок каната, пороги ограничителя, монтаж, настройка, нормы и типичные ошибки. Интерактивы: схемы установки, подбор номинала с запасом и динамикой, рывок каната, сила на отводном ролике, накладной датчик, пороги ограничителя, отклонение силы от оси, сигнал датчика, тренажёр ошибок, чек-лист и тест.
Где и зачем измеряют натяжение каната
Любой груз на кране, тали или лебёдке висит на канате, поэтому сила в канате — прямая мера нагрузки. Измерить её нужно в трёх типовых задачах:
- Защита от перегруза. Ограничитель грузоподъёмности не даёт поднять груз тяжелее допустимого: предупреждает оператора и разрешает схеме управления остановить подъём. Это прибор безопасности крана, тали, лебёдки, строительного или грузового подъёмника.
- Взвешивание на подвесе. Крановые весы, взвешивание ковша, бадьи, биг-бэга на крюке; подвесные бункеры и дозаторы, где ёмкость висит на тягах (подробно — в статье «Взвешивание бункеров и ёмкостей»).
- Контроль усилия. Натяжение оттяжек и растяжек, тяговое усилие лебёдки, натяжение ленты или троса в технологической линии, испытательные стенды.
Принцип измерения один и тот же: внутри датчика — упругий элемент с тензорезисторами, соединёнными в мост (как это работает — в статье «Что такое тензодатчик»). Разница — в том, где датчик стоит и какую долю веса груза он видит. От этого зависит номинал, способ монтажа и точность.
Пять схем установки датчика на канат
Выберите схему — появится рисунок и что видит датчик. Без JavaScript все пять схем показаны подряд.
В линию подвеса. Датчик растяжения (S-образный или колонный с резьбой на обоих торцах) стоит между подвесом и крюком. Он несёт весь груз вместе с захватом. Самая простая и точная схема: сила идёт по оси датчика через шарнирные проушины. Минус — датчик становится элементом подвеса и должен выдержать все нагрузки подвеса с запасом, а высота подъёма уменьшается на длину сборки.
На неподвижном (мёртвом) конце каната. В полиспасте груз висит на нескольких ветвях каната. Один конец каната закреплён на конструкции — на этом креплении ставят датчик. Он видит натяжение одной ветви: T ≈ Q / i, где i — число несущих ветвей. Датчик меньшего номинала, вне зоны крюка, но показания зависят от трения в блоках, поэтому такую схему обязательно калибруют известным грузом.
Накладной датчик. Канат не разрезают и не перецепляют: датчик надевают на ветвь, канат огибает две опоры и прижим в середине. Натяжение T создаёт на прижиме поперечную силу, её и меряет датчик. Так устроен SOLA-A1. Установка быстрая, но сигнал зависит от диаметра и жёсткости каната — калибровка только на месте, на своём канате.
Под опорой отводного ролика. Канат огибает ролик, и опора ролика получает равнодействующую двух ветвей: F = 2T · sin(α/2), где α — угол охвата. При охвате 180° это 2T, при 60° — ровно T. Датчик сжатия (например, шайба) ставят под ось или кронштейн ролика. Главное — постоянный угол охвата: если он меняется при работе, меняются и показания.
Ось-датчик (load pin). Штатную ось блока или серьги заменяют осью с тензорезисторами в проточках — она измеряет срез. Конструкция не меняется, габарит тоже. Осей-датчиков в каталоге Sierra сейчас нет — если нужна такая схема, уточните у менеджера Sierra.
| Схема | Что видит датчик | Тип датчика | Плюсы | Минусы | Sierra в каталоге |
|---|---|---|---|---|---|
| В линию подвеса | весь груз + захват | растяжение | просто, точно, легко проверить гирями | датчик — часть подвеса; теряется высота | SH3, SH3 с проушинами, SBM14D |
| Мёртвый конец | натяжение одной ветви ≈ Q / i | растяжение | малый номинал, вне зоны крюка | трение в блоках, нужна калибровка | SH3, SBM14D |
| Накладной | поперечная сила от натяжения | специальный накладной | не нужно резать канат | зависит от каната; точность — единицы % | SOLA-A1 |
| Под роликом | 2T · sin(α/2) | сжатие | датчик вне каната, неподвижен | угол охвата должен быть постоянным | SH2D4 (схему согласуйте с менеджером) |
| Ось-датчик | срез оси блока | ось с тензорезисторами | не меняет конструкцию | изготавливается под конкретный узел | нет — уточните у менеджера Sierra |
Накладной ограничитель веса SOLA-A1
SOLA-A1 — единственный в каталоге Sierra датчик натяжения троса со встроенным блоком индикации. На фото и чертеже карточки: корпус из АБС-пластика с четырёхразрядным индикатором и тремя светодиодами, сбоку — узел с двумя опорными роликами и прижимным винтом, через который проходит трос. В карточке он назван ограничителем подъёма «на электрических подъёмных механизмах с использованием тросов или канатов»; в названии — для лифта, крана, каната.
| Параметр | Значение | Источник |
|---|---|---|
| Исполнения в каталоге | 3 т, 5 т, 10 т — у всех трёх диаметр троса 18 мм, кабель 1,5 м | исполнения карточки |
| Пороги сигнализации | 90 % — предупреждение (мигание, прерывистый зуммер); 105 % — с задержкой 1–2 с (красный свет, непрерывный сигнал); 130 % — немедленно | описание карточки |
| Погрешность | в описании — «± 5 %», в характеристиках — «общая ошибка ⩽ ±0,5 %РКП», класс G5 | карточка (расходятся, уточняйте у менеджера Sierra) |
| Предельная / разрушающая нагрузка | 150 % / 200 % НПИ | характеристики карточки |
| Защита | датчик — IP65, блок управления — IP54 (описание); в характеристиках — IP54 | карточка |
| Вх. / вых. сопротивление | 402 ± 6 / 350 ± 3 Ом | характеристики карточки |
| Материал | нержавеющая сталь, пластик | характеристики карточки |
| Питание | в описании — «10A / 220V» | описание карточки |
Паспорта (PDF) у SOLA-A1 на сайте нет, поэтому все значения — из карточки товара. Где карточка расходится сама с собой, перед заказом уточняйте у менеджера Sierra.
Как работает накладной датчик
Трос проходит между двумя крайними опорами и средним прижимом и слегка изгибается. Чем сильнее натянут трос, тем сильнее он давит на прижим — эту силу меряет тензоэлемент. Связь нелинейная и зависит от диаметра, конструкции и жёсткости троса, поэтому такой датчик настраивают на месте, на своём тросе и известными грузами. Ставят его на неподвижную ветвь — обычно у мёртвого конца, где трос не бежит по датчику.
Сила на прижиме накладного датчика
Геометрия идеальной нити: угол излома β = arctg(2d / L), сила на прижим F = 2T · sin β. Реальный трос жёсткий на изгиб, поэтому настоящая зависимость другая — модель показывает только порядок величин и почему важен одинаковый прогиб. Размеры узла SOLA-A1 в карточке не указаны.
Датчик в линию подвеса: S-образный SH3 и колонный SBM14D
Если груз можно подвесить через датчик, лучшая по точности схема — датчик растяжения между двумя шарнирами. В каталоге Sierra для этого есть S-образный SH3 (и пониженный SH3G), готовые комплекты SH3 с проушинами и вилками и колонный SBM14D с резьбой на обоих торцах. В карточках SH3 и SH3G среди применений названы крановые весы; паспорт SBM14D прямо указывает применение — крановые весы.
| Параметр (паспорт) | SH3 | SBM14D | SH2D4 |
|---|---|---|---|
| Номиналы по паспорту | 20 кг, 30 кг, 50 кг, 100 кг, 200 кг, 250 кг, 300 кг, 500 кг, 750 кг, 1 т, 1,5 т, 2 т, 3 т, 5 т, 7,5 т, 10 т, 20 т, 30 т | 10 т, 20 т, 25 т, 30 т, 40 т, 50 т, 60 т, 100 т | 50 кг, 100 кг, 200 кг, 500 кг, 1 т, 2 т, 5 т, 10 т, 20 т, 30 т, 50 т, 60 т, 100 т, 200 т |
| Номиналы в каталоге | 5 кг, 10 кг, 20 кг, 30 кг, 50 кг, 100 кг, 200 кг, 250 кг, 300 кг, 500 кг, 750 кг, 1 т, 1,5 т, 2 т, 3 т, 5 т, 7,5 т, 10 т, 20 т, 30 т | 20 т, 30 т, 40 т, 50 т, 60 т | 50 кг, 100 кг, 150 кг, 200 кг, 500 кг, 1 т, 2 т, 5 т, 10 т, 20 т, 30 т, 50 т, 60 т, 200 т (+ 100 и 200 кН) |
| Вид нагрузки | сжатие и растяжение | сжатие и растяжение | вид нагрузки в паспорте не указан |
| Класс | C3 | C2 | C2 |
| РКП, мВ/В | 2,0 ± 0,004 | 1,5 ± 0,001 | 2,0 ± 0,004 |
| Предельная / разрушающая, % НПИ | 150 / 300 | 200 / 300 | 150 / 200 |
| Защита | IP67 | IP68 | IP67 |
| Рабочие температуры, °C | −35…+65 | −35…+65 | −35…+65 |
| Вх. / вых. сопротивление, Ом | 365 ± 5 / 350 ± 3 | 700 ± 10 / 700 ± 5 | 760 ± 8 / 700 ± 5 |
| Кабель | 3 м (20 кг – 1 т), 6 м (2–30 т), 4-жильный экранированный Ø 5,7 мм | 20 м, 4-жильный экранированный Ø 5,0 мм | 6 м, 4-жильный экранированный Ø 5,7 мм |
| Материал | никелированная конструкционная сталь | нержавеющая сталь | никелированная сталь (SH2D4) или нержавеющая (SB2D4) |
Значения паспортов; погрешности — «не более». Номиналы в каталоге — исполнения, заведённые на сайте; остальные номиналы по паспорту уточняйте у менеджера Sierra. Цвета жил во всех трёх паспортах: красный — питание (+), чёрный — питание (−), зелёный — сигнал (+), белый — сигнал (−), прозрачный — экран.
Шарнирные проушины — обязательная часть подвеса
S-датчик вкручивают между двумя проушинами со сферическим шарниром: тогда груз, который качается и крутится, тянет датчик строго по оси, а изгиб и кручение на датчик не передаются. Проушина SHL-3-003 по паспорту: никелированная сталь, бронзовая вставка в сферическом подшипнике, автоматическая центровка, применение — крановые, бункерные, цистерновые весы, дозаторы. Вилка с проушиной SHL-3-006 — шарнирный подвес; вилка отдельно — SHL-3-008.
| Резьба SHL-3-003 | Для датчиков | Макс. нагрузка в динамике, кН | в статике, кН |
|---|---|---|---|
| M8×1,25 | 25–100 кг | 11,6 | 12,9 |
| M10×1,5 | 100–150 кг | 14,5 | 18 |
| M12×1,75 | 200 кг – 1,5 т | 17 | 24 |
| M16×2 | 1,0–3,0 т | 28,5 | 39 |
| M20×1,5 | 2,0–5,0 т | 42,5 | 57 |
| M24×2 | 5,0–7,5 т | 68 | 85 |
| M30×2 | 10 т | 88 | 114 |
| M42×3 | 15–30 т | — | — |
Паспорт SHL-3-003. Для М42×3 нагрузки в паспорте не указаны — уточняйте у менеджера Sierra. Для подвеса груза на кране ориентируйтесь на столбец «в динамике».
SBM14D — когда нужно больше 30 т
SBM14D по паспорту работает на сжатие и растяжение, номиналы в перечне паспорта 30–100 т (в таблице размеров есть и исполнения 10–20 т), предельная нагрузка 200 % НПИ, IP68, резьба на торцах от M36×3 (10–20 т) до M76×4 (100 т). По ТУ Sierra SBM14D, как и SH3, не нагружают растяжением и сжатием в одном цикле. Для подвеса нужны свои проушины или серьги под резьбу торца — их подбирают по проекту; о колонном датчике подробно — в статье «Колонные тензодатчики».
Об S-образных датчиках, проушинах и подвесных весах — отдельная статья «S-образный тензодатчик: подвесные, крановые весы, дозаторы»; об узлах встройки — «Монтаж тензодатчиков».
Натяжение каната в полиспасте и датчик на мёртвом конце
Полиспаст — система блоков, в которой груз висит на нескольких ветвях одного каната. Если ветвей i, то в идеальном полиспасте (без трения) натяжение каждой ветви T = (Q + mзахв) / i. Кратность полиспаста в документации крана или тали указывают как раз по числу ветвей, на которых висит крюковая подвеска.
- Одна ветвь (i = 1): натяжение равно весу груза с крюком — датчик на мёртвом конце видит всё.
- Две ветви: 5 т груза дают по 2,5 т в каждой ветви.
- Четыре ветви: 5 т + 0,2 т подвески — по 1,3 т в ветви.
В реальном полиспасте блоки трутся, и натяжение ветвей неодинаково: к барабану (набегающая ветвь при подъёме) оно больше, к мёртвому концу — меньше; при опускании — наоборот. Поэтому датчик на мёртвом конце всегда калибруют известным грузом в той же запасовке, а не пересчитывают по формуле. Формула нужна для выбора номинала: датчик на мёртвом конце может быть в i раз меньше по номиналу, чем датчик в линии.
Датчик под отводным роликом: угол охвата решает всё
Если канат огибает неподвижный отводной ролик, опора ролика получает сумму двух натяжений под углом. Датчик под опорой видит равнодействующую F = 2T · sin(α/2), где α — угол охвата (на сколько градусов канат поворачивает на ролике). При α = 180° (канат развернулся назад) F = 2T, при α = 90° — F ≈ 1,41 T, при α = 60° — F = T, при малых углах сила маленькая и сигнал слабый.
Сила на датчик под роликом
F = 2T · sin(α/2); равнодействующая направлена по биссектрисе угла между ветвями. Датчик, повёрнутый на угол φ к равнодействующей, видит F · cos φ. Контрольная точка: T = 2 т, α = 120° → F = 3,46 т.
Для датчика под опорой подходит датчик сжатия — например, мембранный SH2D4: в описании карточки сказано, что его могут использовать в крановых весах. Паспорт SH2D4/SB2D4 даёт номиналы от 0,05 до 200 т (и в кН), класс C2, IP67, предельную нагрузку 150 % НПИ. Конкретную схему под ролик — посадку, центрирование нагрузки, защиту от бокового усилия — согласуйте с менеджером Sierra.
Обратите внимание на поправку к углу: если ролик качается или ветвь уходит под другим углом при разной высоте подъёма, α меняется, а с ним и F. Для ограничителя это погрешность, которую учитывают в уставке; для весов такую схему лучше не применять.
Подбор номинала: груз, схема, запас и динамика
Номинал датчика натяжения выбирают не по грузоподъёмности крана, а по наибольшей силе, которую увидит сам датчик: с учётом захвата, схемы установки, динамики подъёма и порога ограничителя. Датчик должен измерять перегруз, который ограничитель обязан заметить, и не выходить за предельную нагрузку при рывках и испытаниях.
Какой номинал нужен
Натяжение ветви без трения T = (Q + m) / i; под роликом F = 2T · sin(α/2); в линии F = Q + m. Номинал берётся не меньше F · kд и F при пороге отключения. kд задают по документации механизма или расчёту (раздел «Рывок каната»). Номиналы — исполнения каталога; номиналы только из паспорта отмечены отдельно.
Почему запас нужен сразу по трём причинам
- Динамика. При разгоне подъёма и при рывке слабого каната сила кратковременно больше веса груза.
- Уставка ограничителя. Перегруз, на котором ограничитель отключает подъём (например, 110 % Q), датчик обязан измерить — он должен быть внутри рабочего диапазона.
- Испытания механизма. Статические и динамические испытания крана или тали проводят грузом больше номинального; величину испытательного груза задаёт документация механизма — датчик в этот момент не должен выйти за свою предельную нагрузку.
При этом слишком большой номинал ухудшает разрешение: сигнал при рабочей нагрузке становится мал. Разумно, когда рабочая сила занимает заметную часть номинала, а динамика и испытания укладываются в предельную нагрузку по паспорту (150 % у SH3 и SH2D4, 200 % у SBM14D). Общие правила выбора — в статье «Как выбрать тензодатчик».
Рывок каната: откуда берутся двукратные перегрузки
Самый опасный режим для датчика натяжения — подхват груза со слабиной каната. Пока канат провисает, барабан набирает скорость; когда слабина выбрана, груз дёргается и канат растягивается больше, чем под статическим весом. Классическая оценка для груза, «падающего» на упругий элемент с высоты h:
kд = 1 + √(1 + 2h / δст)
где δст — статическое удлинение системы «канат + подвес» под весом груза. Даже при h = 0 (груз резко отпустили на натянутый канат) kд = 2. Чем короче и жёстче канат (меньше δст), тем сильнее удар при той же слабине.
Пиковая сила при рывке
Упрощённая модель: без демпфирования и податливости конструкции крана; реальный пик обычно меньше. Контрольная точка: h = 10 мм, δст = 5 мм → kд = 1 + √5 ≈ 3,24.
Выводы для практики: не поднимать груз рывком со слабиной (сначала выбрать слабину на малой скорости), не ставить датчик на пределе номинала там, где рывки возможны, и в ограничителе давать короткую задержку срабатывания, чтобы кратковременный пик при разгоне не останавливал подъём ложно. Как задержка и пороги работают вместе — в следующем разделе.
Пороги ограничителя: 90, 100, 110 % и задержка
Ограничитель сравнивает измеренную нагрузку с несколькими уставками. Обычная логика — ступенчатая: сначала предупреждение, затем сигнал перегруза с короткой задержкой (чтобы не реагировать на динамический пик), затем немедленное срабатывание при явном перегрузе. У SOLA-A1 по описанию карточки ступени такие: 90 % — предупреждение, 105 % — с задержкой 1–2 с, 130 % — немедленно.
Что сделает ограничитель
Учебная модель логики ступеней. Реальные уставки и действия (сигнал, запрет подъёма, разрешение только опускания) определяет документация крана, тали или лебёдки и её наладчик; этот виджет их не заменяет.
Что важно при настройке порогов
- Уставки задают от номинальной грузоподъёмности механизма, а не от номинала датчика.
- Порог должен учитывать погрешность всей цепочки: датчик, схему установки (трение в блоках, угол охвата), настройку. Для накладного датчика с погрешностью в единицы процентов уставку ставят с поправкой на неё.
- После срабатывания обычно разрешено только опускание груза — какое действие выполнит механизм, решает схема управления крана.
- Задержку делают короче, чем время, за которое груз успеет оторваться и подняться, иначе ограничитель пропустит реальный перегруз.
Сила не по оси: косинусная ошибка и боковая нагрузка
Датчик растяжения меряет только проекцию силы на свою ось. Если подвес отклонился на угол β, датчик покажет F · cos β, а поперечная составляющая F · sin β попытается согнуть датчик. По ТУ Sierra характеристики датчиков нормированы при отклонении силы от оси не более 0,5°. Поэтому датчик ставят между шарнирами, которые сами выравнивают его по направлению силы.
Ошибка от угла
Датчик видит F · cos β, боковая сила — F · sin β. Контрольная точка: β = 5° → занижение 0,38 %, боковая сила 8,7 % от F.
Косинусная ошибка при небольших углах мала, а боковая сила — нет: при 5° это почти 9 % нагрузки поперёк датчика, при раскачивании — ещё и знакопеременно. Именно боковая сила портит датчик и нуль, если сборка жёсткая, без шарниров.
Сигнал датчика и подключение к ограничителю
Тензодатчик выдаёт милливольты: сигнал = РКП × напряжение питания × доля номинала. У SH3 и SH2D4 РКП 2,0 мВ/В, у SBM14D — 1,5 мВ/В (паспорта). Сигнал подают на весовой индикатор или контроллер с релейными выходами, который и выполняет логику ограничителя, либо на встроенный блок, как у SOLA-A1.
Сигнал датчика
Uвых = РКП × Uпит × F / НПИ. Контрольная точка: SH3, 2 т, 1,2 т, 10 В → 12 мВ.
- Цвета жил по паспортам SH3, SBM14D, SH2D4: красный — питание (+), чёрный — питание (−), зелёный — сигнал (+), белый — сигнал (−), прозрачный — экран. Как подключать 4- и 6-проводную схему — «Как подключить тензодатчик».
- Контроллер с реле. Например, XK3190-C8+: по паспорту — до 8 датчиков 350 Ом, 3 управляющих выхода, реле AC 220 В 0,5 А, установка сигнализируемых нижнего и верхнего предела. Он создан для дозаторов, поэтому применимость как прибора безопасности крана определяет проект.
- Кабель на кране живёт в тяжёлых условиях: подвижный подвес, вибрация, масло. Кабель крепят с петлёй на подвижном участке, защищают от перетирания, не укорачивают без необходимости — подробно в статье «Кабель тензодатчика».
- Настройка индикатора (калибровка, фильтр, уставки) — в статье «Настройка индикаторов CBT-A1C, A1X, XK3190-T8».
Монтаж датчика натяжения: порядок работ
- По документации механизма выписать грузоподъёмность, запасовку каната (число несущих ветвей), диаметр каната, место, где можно поставить датчик, и требуемые уставки ограничителя.
- Выбрать схему (в линию, мёртвый конец, под роликом, накладной) и рассчитать силу на датчике с учётом захвата, динамики и порога отключения; подобрать номинал и узлы (проушины, вилки).
- Закончить сварочные работы на конструкции до установки датчика; если варить нужно позже — снять датчик или вести ток мимо него, клемма массы — рядом со швом.
- Установить датчик так, чтобы сила шла по его оси: между шарнирными проушинами (в линии и на мёртвом конце), соосно равнодействующей (под роликом), на неподвижную ветвь (накладной).
- Проложить и закрепить кабель с петлёй на подвижных участках, защитить от перетирания и масла, подключить по цветам жил из паспорта.
- Выставить нуль без груза, откалибровать известным грузом в рабочей запасовке, ввести уставки ограничителя от номинальной грузоподъёмности механизма.
- Проверить срабатывание грузом чуть меньше и чуть больше порога, записать результаты; повторять проверку после замены каната, изменения запасовки или ремонта подвески.
Паспорта датчиков Sierra не содержат моментов затяжки и требований к сварке — такие значения берут из документации на узел и проект механизма. Монтаж и наладку приборов безопасности на подъёмных сооружениях выполняет организация, которая имеет на это право по правилам промышленной безопасности.
Настройка и периодическая проверка
Датчик натяжения почти никогда нельзя настроить «по паспорту» — только на месте, известным грузом. Причины: трение в блоках (мёртвый конец), угол охвата (ролик), жёсткость каната (накладной датчик), масса подвески.
- Нуль. Снять груз, крюк висит свободно, канат натянут весом подвески — выставить нуль или тару подвески.
- Калибровка. Поднять груз известной массы, желательно близкий к номинальному, в той же запасовке каната; для мёртвого конца — проверить на подъёме и на опускании, показания будут различаться из-за трения.
- Уставки. Ввести пороги от номинальной грузоподъёмности механизма, проверить срабатывание грузом, чуть меньшим и чуть большим порога.
- Проверка. Периодически проверять нуль и срабатывание контрольным грузом; после замены каната, изменения запасовки или ремонта подвески — настраивать заново.
Общая методика калибровки — в статье «Калибровка тензодатчиков и весов». Если нуль ограничителя «плавает» — причины (температура, влага в разъёме, ползучесть, механика) разобраны в статье «Почему плавают весы».
Нормы и документы для ограничителей
Ограничитель грузоподъёмности на кране — прибор безопасности, поэтому требования к нему задают не паспорт тензодатчика, а документы на подъёмное сооружение:
- ГОСТ 32575.1 «Краны грузоподъёмные. Ограничители и указатели. Часть 1. Общие положения» — общие требования к ограничителям и указателям кранов. Стандарт прямо говорит, что эти устройства не являются средствами измерений; если в их составе есть средство измерений, это указывают в эксплуатационной документации. Действующую редакцию и части для конкретного типа крана проверяйте в официальном фонде стандартов.
- ФНП «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъёмные сооружения» (приказ Ростехнадзора от 26.11.2020 № 461) — требования к монтажу, наладке и эксплуатации ограничителей, указателей и регистраторов на ОПО.
- Паспорт и руководство крана, тали, лебёдки — какой ограничитель положен, уставки, порядок проверки.
Для крановых весов как средства измерений действуют свои требования — к весам (ГОСТ OIML R 76-1 для весов неавтоматического действия) и к датчикам (ГОСТ 8.631–2013). Датчики SH3, SH3G, SH2D4, SBM14D внесены в реестр средств измерений (рег. № 76409-19, тип действует до 18.10.2029 — карточки товаров); SOLA-A1 в карточке как средство измерений не заявлен.
Типичные ошибки: найдите причину
Шесть ситуаций с кранов, талей и подвесов. Выберите причину — появится пояснение.
Чек-лист перед вводом ограничителя в работу
Проверьте себя
Частые вопросы
Что такое датчик натяжения каната?
Тензодатчик, который измеряет силу в канате или тросе. Его ставят в линию подвеса, на неподвижный конец каната, под опору отводного ролика или накладывают на канат. Сигнал идёт на ограничитель грузоподъёмности, крановые весы или систему контроля усилия.
Чем ограничитель грузоподъёмности отличается от крановых весов?
Ограничитель — прибор безопасности: он предупреждает о перегрузе и разрешает схеме управления остановить подъём. Высокая точность ему не нужна, главное — надёжное срабатывание. Крановые весы — средство измерения массы, у них нормируется точность. Датчик может быть один и тот же, а настройка и документы — разные.
Какие датчики натяжения есть у Sierra?
Накладной датчик натяжения троса с блоком индикации SOLA-A1 (исполнения 3, 5 и 10 т, трос Ø 18 мм). Для установки в линию подвеса — S-образные SH3 и SH3G, комплекты SH3 с проушинами и вилками, колонный SBM14D на растяжение до 100 т. Для опоры ролика — шайба SH2D4. Осей-датчиков в каталоге нет — уточните у менеджера Sierra.
Как рассчитать силу на датчике под роликом?
F = 2T · sin(α/2), где T — натяжение каната, α — угол охвата ролика. При охвате 180° сила вдвое больше натяжения, при 90° — примерно в 1,41 раза, при 60° — равна натяжению. Угол охвата при работе должен оставаться постоянным.
Какой номинал датчика брать для ограничителя?
По силе на самом датчике: учесть захват, число ветвей полиспаста или угол охвата, коэффициент динамики и порог отключения. Датчик должен измерить перегруз на пороге и выдержать рывки и испытания механизма без выхода за предельную нагрузку по паспорту (150 % у SH3, 200 % у SBM14D).
Почему датчик на мёртвом конце показывает по-разному при подъёме и опускании?
Из-за трения в блоках полиспаста натяжение ветвей неодинаково и зависит от направления движения. Поэтому такую схему калибруют известным грузом в той же запасовке и проверяют в обоих направлениях.
Можно ли поставить S-образный датчик прямо в подвес без проушин?
Не стоит. Груз на крюке качается и крутится, и без шарниров датчик получает изгиб и боковую силу. По ТУ Sierra характеристики нормированы при отклонении силы от оси до 0,5°. Проушины SHL-3-003 со сферическим шарниром выравнивают датчик по направлению силы.
Какие нормы действуют для ограничителей кранов?
Общие требования — ГОСТ 32575.1 «Краны грузоподъёмные. Ограничители и указатели»; эксплуатация на опасных производственных объектах — ФНП по подъёмным сооружениям (приказ Ростехнадзора № 461). Конкретные уставки и порядок проверки задаёт документация механизма.
Словарь
- Датчик натяжения
- Тензодатчик для измерения силы в канате, тросе, подвесе.
- Ограничитель грузоподъёмности
- Прибор безопасности, который при перегрузе подаёт сигнал и разрешает остановить подъём.
- Полиспаст
- Система блоков, в которой груз висит на нескольких ветвях каната; число несущих ветвей определяет натяжение одной ветви.
- Мёртвый (неподвижный) конец каната
- Конец каната, закреплённый на конструкции; удобное место для датчика натяжения.
- Угол охвата
- Угол, на который канат поворачивает, огибая ролик; от него зависит сила на опору ролика.
- Накладной датчик
- Датчик, который ставят на ветвь каната без разрезания: канат огибает опоры и прижим.
- Ось-датчик (load pin)
- Ось блока или серьги с тензорезисторами, измеряющая срез.
- Коэффициент динамики
- Отношение пиковой силы при разгоне или рывке к статическому весу груза.
- Уставка
- Порог нагрузки, при котором ограничитель выполняет действие.
- НПИ
- Наибольший предел измерений датчика (номинал).
- РКП
- Рабочий коэффициент передачи: сигнал при номинальной нагрузке, мВ на 1 В питания.
- Предельная нагрузка
- Нагрузка в % НПИ, после которой характеристики датчика не гарантируются.
Источники
- Карточка товара SOLA-A1 на sierra.market: исполнения, описание (пороги 90/105/130 %, IP65/IP54), характеристики. PDF-паспорта на сайте нет.
- Паспорт датчика тензометрического Sierra SH3: номиналы, класс C3, РКП, предельная и разрушающая нагрузка, резьбы, цвета жил.
- Паспорт датчика тензометрического Sierra SBM14D: сжатие и растяжение, применение — крановые весы, номиналы 30–100 т по перечню, 10–20 т — в таблице размеров, резьбы торцов.
- Паспорт датчика тензометрического Sierra SH2D4/SB2D4: номиналы в т и кН, класс C2, IP67, предельная нагрузка 150 %.
- Паспорта монтажных приспособлений SHL-3-003 (нагрузки в динамике и статике) и SHL-3-006.
- Паспорт весового контроллера XK3190-C8+: число датчиков, выходы, реле.
- ТУ 26.51.66-001-83071865-2018 «Датчик тензометрический» (ООО «Сиерра»): SH3, SBM14D — растяжение и сжатие не в одном цикле; отклонение силы от оси до 0,5°.
- ГОСТ 32575.1 «Краны грузоподъёмные. Ограничители и указатели. Часть 1. Общие положения».
- ФНП «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъёмные сооружения» (приказ Ростехнадзора от 26.11.2020 № 461).
- ГОСТ 8.631–2013 (OIML R 60:2000) «Датчики весоизмерительные»; описание типа СИ рег. № 76409-19 (срок действия до 18.10.2029).
- Формулы F = 2T · sin(α/2), T = Q / i, kд = 1 + √(1 + 2h/δст) — общие сведения технической механики.
Читайте также
Пришлите грузоподъёмность, схему запасовки каната, диаметр каната и где можно поставить датчик — менеджер Sierra подскажет модель, номинал и узлы.
Датчики натяжения троса