Magnety pod vlivem sil
Na co si dát pozor při výběru zvedacích magnetů.
Smyková síla je výrazně nižší, než přídržná síla, obvykle se pohybuje okolo 20 %. To však nejsou jediné síly, které na magnet působí. Přečtěte si, jakým silám jsou magnety vystaveny a jak zajistit bezpečné používání zvedacích magnetů.
Určitě jste se s tím setkali: dvě magnetky od sebe sotva odtrhnete, pokud je ale posunete do strany, sklouznou po sobě snadno. Mohou za to různé síly, působící na magnety v různých směrech. Rozdíl v silách je významný: při pohybu kolmo od styčné plochy magnetu nebo kolmo od feromagnetického materiálu (přimagnetovaného předmětu) je přídržná síla magnetu cca pětkrát vyšší, než tečná síla při pohybu rovnoběžně se styčnou plochou.
Jaké fyzikální síly tedy na magnety působí a jak ovlivňují celkovou magnetickou sílu magnetického upínače nebo zvedacího magnetu? Pro účely tohoto článku se budeme zabývat hlavně přídržnou, smykovou a gravitační silou.
| Přídržná = normálová síla Nejpodstatnější složkou magnetické upínací síly je přídržná neboli normálová síla (ve fyzice označovaná jako Fn). Tato veličina vyjadřuje sílu, s jakou magnet drží předmět, který je na něj připevněn, v kolmici. |
Smyková = tečná = třecí síla Smyková síla se v učebnicích fyziky obvykle nazývá tečnou silou nebo také třecí silou a označuje se jako Ft. Vyjadřuje sílu, působící proti směru pohybu dvou na sebe položených předmětů. Je kolmá k síle normálové, rovnoběžná s povrchem magnetu a odpovídá zhruba 20 % přídržné síly magnetu. Z toho vyplývá obecný koeficient tření 0,2. |
Gravitační síla Při práci s magnety je nutno brát v potaz také gravitační sílu, která působí jak na samotný magnet, tak na zvedané břemeno či upínaný obrobek. |
Magnetická síla u zvedacích magnetů
U břemenových magnetů vyjadřuje jejich magnetická (normálová) síla celkovou nosnost magnetu. Pokud má magnet zvednout břemeno, je zapotřebí, aby překonal gravitační sílu, která na břemeno působí – poměr mezi gravitační silou zvedaného břemene a magnetickou silou magnetu je vyjádřen tzv. koeficientem bezpečnosti. Ten je stanovený normou ČSN EN 13155 takto:
Všechny zvedací magnety musí před uvedením na trh projít odtrhovou zkouškou, která je u každého výrobku evidována s jeho výrobním číslem a je uváděna na kontrolním certifikátu k danému produktu. Výrobce Walmag test provádí na trhacím stroji certifikovaným měřidlem.
Certifikát pro zvedací magnet platí jeden rok – každoročně proto musí být provedena revizní odtrhová zkouška.
Bezpečné zvedání břemen zvedacími magnety
Náklon břemene
Břemenový magnet dosahuje maximální nosnosti při nulovém náklonu břemene. To znamená, že zvedané břemeno by mělo být vůči styčné ploše magnetu perfektně vycentrováno, s těžištěm umístěným přesně uprostřed.
Jestliže se zvedané břemeno na magnetu nepodaří vycentrovat na 100 %, dojde tím k vychýlení těžiště. To způsobí rozklad gravitační síly na:
- sílu normálovou (kolmou ke zvedanému břemenu)
- a sílu tečnou (rovnoběžnou s břemenem),
- přičemž vektorový součet těchto dvou sil je roven gravitační síle.
Čím větší je vychýlení břemene, tím vyšší je tečná síla a tím více se snižuje normálová síla magnetu. Z logiky věci vyplývá, že čím více je nakloněné břemeno, tím nižší je přídržná síla magnetu. Nejvyšší povolený bezpečný náklon zvedaného břemene bývá 6 °. Toto doporučení je zapotřebí za všech okolností respektovat.
V praxi nicméně může nastat situace, kdy potřebujete zvedané břemeno otočit z horizontální do vertikální polohy. U zvedacích magnetů NEO k tomu slouží přídavná zařízení s dorazem, který brání posuvu břemene (např. zvedací rameno NEO HV). Tím zajišťujeme plné využití magnetické upínací síly zvedacího magnetu.
Existuje i varianta břemenového magnetu bez zajištění proti posuvu břemene – např. permanentní jeřábový magnet GP 250. Zde je na první pohled zřejmý rozdíl v tabulce nosností břemenového magnetu v horizontální poloze (pracovní limit 250 kg) a vertikální poloze (pracovní limit 80 kg).
Chemické složení a teplota břemene
Na magnetickou sílu magnetu má vliv také teplota. U zvedacích magnetů jsme teplotní omezení vyřešili břemenovými magnety NEO HOT, které jsou použitelné i v horkém prostředí (až do 180 oC).
Pokud jde o chemické složení, zjednodušeně se dá říci, že nejvhodnějším materiálem pro manipulaci za pomocí magnetů je běžná konstrukční ocel. U legované oceli snižují příměsi legur (např. mangan či chrom) magnetičnost materiálu, postupně až k nemagnetickým austenitickým ocelím.
Na magnetickou sílu má vliv také homogennost břemene (hůře se přimagnetovávají odlitky, svařence či montované díly).
Rozměry břemene a upevnění na zvedací magnet
Rozměry zvedaného břemene (jeho délka, šířka i tloušťka) mají zásadní vliv na celkovou magnetickou sílu břemenového magnetu. U délky břemene se můžete setkat s omezením maximální délkou – je to proto, že delší břemena se při zvedání prohýbají. To může mít v kombinaci s pohybem břemene podstatný vliv na všechny fyzikální síly, které na zvedané břemeno (a přeneseně na magnet) působí.
Stejně tak hraje roli i tloušťka břemene. Jakékoliv drážky, vyvrtané otvory a další povrchové nerovnosti mohou významně snížit celkovou nosnost břemenového magnetu.
Nezanedbatelný pro výběr vhodného zvedacího magnetu je rovněž tvar zvedaného břemene (resp. jeho styčné plochy). Některé břemenové magnety např. neumožňují manipulaci s břemeny s kruhovým průřezem.
Pro dosažení plného výkonu břemenového magnetu je třeba zajistit plné pokrytí pólů magnetu. Roli zde hraje také velikost průřezu břemene či dílce, který byl měl být větší než plocha pólu. U tenkých dílců hrozí, že magnetické pole prostoupí dílcem a uzavře se až za ním — přimagnetování pak nemusí být dostatečně silné.
Velmi významným faktorem je také vzduchová mezera. Ta vzniká jak díky nemagnetickým materiálům na břemeni (barva, krycí folie apod.) tak i v důsledku drsnosti povrchu, nerovností a dalších povrchových jevů.
Zdroj: Walmag.cz/blog
Naše společnost Tesort spol. s.r.o. je dlouhodobým partnerem výrobce WALMAG MAGNETICS s.r.o. v oblasti zvedacích magnetů a břemenové magnety naleznete samozřejmě také na E-SHOPu Tesort.
V případě vašeho zájmu nebo dotazů se můžete přímo obrátit na produktovou manažerku Šárku Stibůrkovou.