Такелажный крепеж. Подъем груза теперь не проблема

Обывателю привычно считать, что крепеж — это шестигранная гайка, анкерный болт или мебельный крепежный уголок. Метизы и вспомогательные детали, с помощью которых собирают в единую конструкцию разрозненные элементы. И эта концепция вполне справедлива в большинстве случаев.

Но существует область работ, которая распространяется на все сферы деятельности человека, начиная от промышленного строительства и заканчивая торговлей. Действия, связанные с перемещением груза, зачастую называют такелажными работами, и для их реализации нужна специфическая оснастка. По традиции, элементы для увязки, строповки, стяжки и фиксации грузов также называют крепежом, только уже такелажным.

Сущность такелажных работ

Термин «такелаж» современная промышленность унаследовала от старинного мореходства. Ранее он был применим исключительно в профессии моряка и обозначал весь обширный набор снастей на судне. В дальнейшем сочетание «такелажные работы» прочно срослось со всяческими грузоподъемными и транспортными операциями, где нужно увязывать и закреплять груз.

Общий спектр действий, относящихся к такелажным работам, можно разделить на несколько функций:

• погрузка и выгрузка (с помощью лебедок, талей, трактора, стрелового крана и т.д.);
• горизонтальная транспортировка (на стреле трубоукладчика или гусеничного крана, с помощью лебедок на катках или волоком по грунту и т.д.);
• вертикальная транспортировка (подъем на домкратах, лебедках, талях, самоходных кранах и т.д.);
• наклонная транспортировка (характерно смешение черт, присущих горизонтальной и вертикальной схеме с преобладанием последней);
• оперирование грузом (разворот, переустановка, переворот, установка и т.д.).

Чтобы всё это было возможным, необходимо выполнение ряда условий:

1. присутствие механизма или машины, способных выдержать нагрузку и реализовать целевое действие (подъем, опускание, поворот, сдвиг);
2. наличие оснастки для надежного захвата и удержания груза в оптимальном положении;
3. использование безопасной схемы для реализации действий.

В сфере торговли и складского хранения такелажные работы получили максимально широкое распространение, но представляют собой достаточно ограниченный и узкий перечень конкретных мероприятий.

Куда большее разнообразие можно встретить в строительстве, судоходстве, а также в сфере лесозаготовок и лесосплава. Для последней отрасли даже разработаны собственные стандарты и конструкции такелажной оснастки.

Интересным частным случаем выступает комплекс действий, связанных с транспортировкой под землю шахтного оборудования — проходческих и очистных комбайнов, конвейеров, стругов, тяжелых буровых установок. Такие изделия спускают вниз и переносят до места размещения по отдельным узлам, после чего уже производят сборку и монтаж. Для всех задач используют специализированный такелажный крепеж, который близок к универсальному, не имеет собственные черты, присущие угледобывающей отрасли.

Виды современного такелажа

В общем случае весь спектр такелажной оснастки можно условно разделить на две крупные группы: для строительных целей (поскольку именно в этой сфере присутствует максимально широкая вариативность задач и, соответственно, инструментов для их решения) и для эксплуатационных.

Строительный такелаж используют при возведении зданий, обустройстве инженерных коммуникаций, монтаже каких-то функциональных конструкций и сооружений. Различают:

• несущий — необходимый для удержания объекта в заданном положении (цепи, якоря, шеймы, канаты) и напрямую воспринимающий нагрузку;
• фиксирующий — вспомогательный элемент, который препятствует самопроизвольной разгрузке и изнашиванию несущей части (замки, сжимы, коуши, скобы).

Эксплуатационный такелажный крепеж применяют во всех остальных случаях, когда поставленная задача никак не связана с процессами строительства. Сюда войдет:

• обвязочный — который придает грузу из нескольких разрозненных объектов единую жесткую структуру;
• плотовой — который используют при лесосплаве и родственных операциях;
• подъемный — с помощью которого производят различные грузоподъемные операции;
• оснасточный — для любых иных, более специфических целей.

Приведенное выше деление весьма условное и не зафиксировано в каких-либо нормативных документах, но оно наглядно демонстрирует огромный спектр функций, возложенных на такелажную оснастку.

Любые работы, в которых объектом воздействия выступает груз значительного веса, неподъемный для ручного труда, относят к категории опасных. От устройств и оснастки, задействованной при этом, требуют исключительной надежности — чтобы обеспечить полную безопасность персонала.

Именно поэтому такелажный крепеж дробят на связку из множества изделий, где каждое выполняет строго оговоренную минимальную функцию и не более того. С помощью такого подхода можно довести до идеала безотказность работы конкретного элемента.

Жесткий такелажный крепеж

Жестким называют крепеж, форма которого не предполагает никаких существенных изменений. Это одна деталь либо сборка из нескольких, а первичной задачей изделия выступает прямое восприятие нагрузки.

К наиболее распространенным примерам относят:

• скобы, карабины и хомуты;
• вертлюги;
• талрепы;
• крюки и гаки;
• рым-болты и рым-гайки;
• сжимы;
• якоря;
• замковые устройства.

При выборе жесткого такелажного крепежа в первую очередь ориентируются на эксплуатационные нагрузки. И даже с учетом, что в конструкцию каждого изделия производитель заранее закладывает значимый коэффициент запаса прочности, потребитель должен учесть и свой собственный: выбрав оснастку, рассчитанную на бóльшие нагрузки, чем те, с которыми приходится ежедневно работать.

Крюки

Для решения простых задач выпускают пластинчатые крюки — собранные из множества пластин-дублей с помощью заклепки и сварки. Их изготавливают по ГОСТ 6619-75, а спектр эксплуатационных возможностей начинается с 40 и заканчивается 320 тоннами нагрузки.

Предусмотрено два варианта конструкции:

• однорогие (суммарная толщина сечения 140..300 мм);
• двурогие (толщина сечения по телу крюка 150..240 мм, но каждое гнездо дополнительно усилено накладками).

Следует отметить, что однорогие пластинчатые крюки допустимо использовать лишь для комплектации литейных кранов. Во всех остальных случаях обращаются к двурогим — где присутствует возможность симметрично распределить рабочую нагрузку по двум гнездам.

В конструкции каждого крюка присутствует несколько скрепленных одинаковых пластин и запрессованная в проушину втулка. Толщина пластин приходится на диапазон от 20 до 60 мм. Для их производства задействуют листовую сталь Ст3, 09Г2С, 10ХСНД или 12Г2С. Втулки изготавливают из термически упрочненных сталей 40, 45, 40Х или 40ХН.

Куда большее распространение получили цельные крюки по ГОСТ 34680-2020. Для их выпуска применяют технологию свободной ковки или объемной горячей штамповки. Любые сварочные операции полностью исключены — изделие должно быть только монолитным. Лишь для обработки хвостовика допускается проточка и нарезка резьбы.

Кованые крюки также делят на одно- и двуногие. В том числе присутствует классификация по группам прочности:

• I и II — изготовление из сталей 20, 20Г, 30ХМА, 40ХН2МА, 09Г2С с нормализацией;
• III IV — из сталей 35ХМ, 16Г2АФ, 38Х2Н2МА, 34Х1М с улучшением (закалка и высокий отпуск).

Грузоподъемность такой оснастки составляет от 250 кг до 500 тонн.

Рым-болты и гайки

К крепежу такого типа чаще всего обращаются в случаях, когда необходимо переместить какое-либо оборудование. Рым-болты вкручивают в специальные резьбовые отверстия на корпусных частях техники, а после — за их кольца цепляют цепь или стропу, чтобы транспортировать груз.

Рым-гайки же применяют там, где конструктивно невозможно заложить технологические отверстия под установку рым-болта, зато присутствуют стержневые элементы с резьбой, за которые можно «зацепиться». Наиболее яркий пример — когда в процессе термической обработки с помощью рым-гайки раскаленные заготовки валов с резьбовыми хвостовиками достают из печи и в вертикальном состоянии погружают в емкость с охлаждающей жидкостью.

Не исключен также вариант, когда рым-гайки монтируют на резьбовые шпильки, заранее установленные в корпуса из хрупких цветных сплавов или чугуна и использующиеся как непосредственный крепеж. Тогда рым-гайку размещают на удлиненном хвостовике шпильки, прямо поверх основных крепежных гаек.

Рым-болты выпускают в соответствии с требованиями ГОСТ 4751-73, а гайки — по DIN 582. Это исключительно горячештампованные изделия. Используют стали 20 или 25 и подвергают заготовки обязательной нормализации. В итоге металл приобретает равновесную и стабильную структуру. Грузоподъемность болтов рассчитана на диапазон от 40 кг до 20 тонн, гаек — от 50 кг до 11,5 тонн.

Талрепы

Талреп — это уникальное механическое устройство, позволяющее регулировать натяжение стягивающего контура. Его используют при креплении груза методом обтяжки тросом или цепью.

Талрепы общего назначения выпускают по ГОСТ 9690-71. Конструкция состоит из двух крайних элементов, работающих по принципу зацепов, и промежуточной муфты. Каждый элемент оснащен хвостовиком, который вкручен в резьбовое гнездо муфты.

За счет перемещения по резьбе регулируют расстояние между зацепами и тем самым — изменяют усилие натяжения.

Простые талрепы рассчитаны на нагрузку от 100 кг до 20 тонн. Их изготавливают из простых сталей — марок 20, 25 или Ст3, используя механическую обработку и термическое упрочнение.

Различают несколько вариантов конструкций по форме присоединительных частей крайних элементов-зацепов:

• вилка-вилка;
• вилка-ушко;
• ушко-ушко;
• вилка-гак;
• гак-гак;
• гак-ушко.

В том числе промежуточная муфта может быть открытой или закрытой, штампованной или сварной.

Для крепления контейнерных перевозок используют более современный тип талрепа — с автоматическим стопорением, препятствующим самопроизвольному ослаблению натяжения под действием вибраций. Такую продукцию выпускают по ГОСТ 19191-73 и ее допустимо применять для нагрузок от 16 до 200 тонн.

Вертлюги

Примитивное устройство под названием «вертлюг» перешло в такелаж прямиком из судоходства. Даже стандарт, на который ориентируются при выпуске такой оснастки, относится к якорным цепям — ГОСТ 228-79.

Вертлюг состоит из двух условных колец, имеющих возможность свободно вращаться друг относительно друга. Он необходим, чтобы исключить риск закручивания цепи при подъеме или опускании груза.

Различают два типа изделий:

• классический вертлюг (петля + проушина с хвостовиком);
• вертлюг-скоба (петля + проушина с хвостовиком + скоба).

Все детали комплекта получают штамповкой или ковкой из углеродистых сталей. Металл обязательно подвергают термическому упрочнению, а чтобы защитить от воздействия коррозии — наносят цинковое покрытие преимущественно горячим способом.

Конструктивные параметры стандартных изделий адаптированы под калибр якорных цепей — от 9 до 162. Это значит, что номенклатура рассчитана на эксплуатационную нагрузку от 3 до 1139 тонн. Самый легкий вертлюг весит всего 900 грамм, а самый тяжелый — 1260 кг.

Гибкий такелажный крепеж

К категории гибкого такелажа относят оснастку, которая может менять свою форму в соответствие с поставленными задачами и на нагрузку в первую очередь реагирует отчетливой и видимой глазу упругой деформацией — продольным натяжением.

Гибкие связи необходимы в первую очередь для стяжки и увязки разрозненных фрагментов груза, а также реализации удобного и безопасного подсоединения крюка грузоподъемной машины к захватным поверхностям (скобам, рым-болтам и ушкам). Недостатки их чрезмерной подвижности и податливости компенсируют дополнительными устройствами жесткого типа — вроде вертлюгов или талрепов.

Предельную грузоподъемность гибкой такелажной оснастки определяют по разрывному усилию, причем этот параметр будет напрямую зависеть от диаметра сечения структурных элементов (проволок в канате и звеньев в цепи). При подборе также ориентируются на величину испытательной или пробной приемочной нагрузки. Ее можно использовать как базовую, которую крепеж однозначно выдержит.

Цепи

В промышленности используют широкий ассортимент цепей, но лишь отдельные разновидности допустимо применять для комплектации такелажных операций. В этот список войдут:

• ГОСТ 30188-97 — калиброванные цепи высокой прочности;
• ГОСТ 30441-97 — некалиброванные цепи с короткими звеньями;
• ГОСТ 191-82 — пластинчатые цепи, состоящие из плоских звеньев в несколько рядов, посаженных на оси-валики;
• ГОСТ 23540-79 — пластинчатые цепи, звенья которых посажены на закрытые валики.

Нужно отметить, что продукцию пластинчатого типа допустимо применять исключительно для грузоподъемных мероприятий на специальных блоках. Их ресурс ограничен наработкой в 530 часов нагрузки.

Для производства стандартных цепей используют сталь круглого сечения. Звенья штампуют в нужный профиль, а соприкасающиеся кромки сваривают стыковой сваркой сопротивлением или оплавлением. Предел прочности сварных звеньев должен быть не менее 800 МПа, что близко к значениям улучшенной стали.

Особое место занимают цепи, выпущенные в соответствии с международными стандартами. Им посвящены документы с ГОСТ EN 818-1 по ГОСТ EN 818-5. Такие изделия делят на 5 классов прочности и 2 класса точности, а диапазон разрывного усилия для звеньев варьируется от 400 до 1000 МПа.

Для их производства в качестве конструкционных материалов используют среднеуглеродистые стали. Чтобы защитить металл от воздействия коррозии, которая может существенно ослабить сечение звена, на поверхность наносят защитное покрытие, причем проводят эту операцию еще до сварки звеньев, и этим обеспечивают максимальную стойкость конечного изделия к попаданию влаги.

Строительные цепи могут быть изготовлены и из чистой нержавейки. Но для грузоподъемных операций такую продукцию использовать категорически нельзя. Нержавеющая сталь обладает высокой вязкостью и сравнительно малой прочностью — при существенной нагрузке звенья начнут быстро деформироваться и разрушаться.

Канатные стропы

Стропами называют специальные изделия, предназначенные именно для такелажных операций. Основу такой конструкции представляет собой стальной канат упорядоченной свивки. Его оснащают дополнительными элементами, формируя петли или кольца, которые позже можно будет использовать в качестве присоединительных поверхностей.

Сам по себе канат совершенно не интересен. Это просто отрезок материала, пускай даже чрезвычайно прочный и умеренно гибкий. И только с превращением в стропу канат приобретает выраженные функциональные свойства и становится такелажной оснасткой.

Грузовые канатные стропы производят, опираясь на требования ГОСТ 25573-82 и ГОСТ Р 58753-2019. В этих стандартах указана специализация — для строительной сферы. Но общем случае их допустимо использовать для решения задач в любых отраслях за исключением судоходства.

Для производства строп используют канаты из оцинкованной или черной канатной проволоки. В поперечном сечении каждое изделие состоит из множества многорядных прядей, уложенных вокруг органического сердечника. Это канаты по ГОСТ 3070, ГОСТ 3071, ГОСТ 3077, ГОСТ 3079, ГОСТ 7665, ГОСТ 7668 и ГОСТ 2688.

По сложности конструкции стропа может быть распределена на одну, две, три или четыре ветви. При этом концы каждой заделывают заплеткой или опрессовкой алюминиевыми и стальными тонкостенными втулками.

По форме концов стропы делят на петлевые и кольцевые. Петли дополнительно усиливают вставками-коушами, чтобы уменьшить возможное истирание наружного слоя проволок при активной эксплуатации.

Полужесткие стропы

Такелажный крепеж по ГОСТ 14110-97 носит название «полужесткая стропа» из-за особенностей конструкции: изделие состоит из нескольких фрагментов, существенно различающихся между собой по свойствам упругости и прочности.

Жесткая часть стропы представлена прутками круглой углеродистой стали, на конце которых согнуты и зафиксированы петли. Эти элементы именуют стяжками и грузовой тягой. Гибкая часть сформирована сварной цепью.

Сама идея стропы полужесткого типа подразумевает, что стяжки будут удерживать собранный пучок или пакет заготовок в нужных размерах поперечного сечения, а вставки из цепей — обеспечат возможность удобного углового перехода.

С учетом формы пакета, которых следует сформировать с помощью полужесткой стропы, продукцию делят на:

• оснастку для увязки квадратов;
• оснастку для увязки прямоугольников;
• оснастку для увязки трапеций.

Полужесткие стропы предназначены в первую очередь для применения в лесозаготовительной и деревообрабатывающей отраслях. Стандарт прямо указывает типоразмеры изделий для фиксации пакетов пилопродукции, круглых и колотых пиломатериалов.

В том числе в названии присутствует приставка «многооборотная», что указывает на возможность неоднократного использования оснастки. Увязывая груз с помощью таких строп, успешно транспортируют древесину водным, автомобильным и железнодорожным транспортом.

Заключение

Такелажный крепеж переворачивает привычное представление о том, что следует называть крепежом в промышленной сфере. Это целый комплекс самой разнообразной оснастки — начиная от цепей и заканчивая скобами.

Ключевыми параметрами для каждого типа такелажа выступают прочность и безотказность в работе. За этим следует понимать значимый запас прочности (не менее, чем двукратный), быстросъемность и возможность эксплуатации без специального инструмента или сложных манипуляций.

Этого комплекса свойств достигают за счет применения качественных материалов (улучшенные и закаленные стали), упрочняющей обработки (штамповки и ковки) и оптимизации конструкции путем максимального ее упрощения.

Такелажный крепеж — он полностью механический, с простейшим принципом действия, и именно поэтому может похвастать исключительной надежностью. В большинстве случаев используют стандартную продукцию, соответствующую ГОСТ, EN или DIN, но если у вас специфические потребности — всегда можно обратиться напрямую к производителю и заказать нестандартный крепеж.

При выборе оснастки для грузоподъемных операций ориентируйтесь исключительно на допустимые нагрузки. Закладывайте собственный эксплуатационный запас прочности и никогда не берите в работу крепеж, который будет работать на пределе своих возможностей. Пренебрежение вопросами безопасности в такелажных работах может стоить кому-то здоровья или даже жизни.