Вертлюг

Вертлюг — это поворотное устройство (шарнир), обеспечивающее свободное вращение соединённых частей механизма, оснастки или конструкции вокруг продольной оси и предотвращающее скручивание (закручивание) соединительных элементов (канатов, тросов, шлангов, цепей). Вертлюги применяются в грузоподъёмных механизмах, такелаже, буровом оборудовании, рыболовстве, водном транспорте и других областях, где требуется компенсация вращательных нагрузок.

История

Прототипы вертлюгов использовались с древних времён в корабельном такелаже и подъёмных устройствах. Первые металлические вертлюги, изготовленные кузнечным способом, появились в Европе в эпоху Возрождения для оснастки парусных судов и подъёмных кранов. С развитием промышленной революции в XIX веке вертлюги стали стандартным элементом грузоподъёмного оборудования: их начали массово производить из чугуна и стали, применяя токарную обработку для повышения точности вращения.

В XX веке, с распространением буровых установок для добычи нефти и газа, появились специализированные буровые вертлюги, способные выдерживать высокие нагрузки и давление. В России и СССР вертлюги активно использовались в строительстве, лесозаготовке и на флоте; ГОСТы на вертлюги общего назначения были разработаны в 1960–1970-х годах.

Устройство и принцип действия

Основные конструктивные элементы вертлюга:

• Корпус (обычно стальной или чугунный) с проушинами, крюками или резьбовыми соединениями для крепления к грузу или канату.
• Вращающийся элемент (ось, вал или шкворень), который может свободно поворачиваться внутри корпуса.
• Подшипниковый узел (шариковый, роликовый или скольжения), обеспечивающий лёгкость вращения и восприятие осевых и радиальных нагрузок.
• Уплотнения (сальники, манжеты) для защиты подшипников от загрязнений и смазки.

Принцип действия: одна часть вертлюга (например, верхняя проушина) крепится к несущему элементу (крюку крана, тросу), другая — к грузу или оснастке. При возникновении крутящего момента (например, от вращения груза ветром или при размотке каната) вращающийся элемент поворачивается относительно корпуса, предотвращая скручивание соединительного каната или шланга.

Классификация

Вертлюги классифицируют по нескольким признакам.

По назначению и области применения

• Грузовые (такелажные) вертлюги — используются в стропах, цепях, тросах для подъёма и перемещения грузов. Выдерживают значительные осевые нагрузки.
• Буровые вертлюги — часть буровой установки, передающая вращение от привода к бурильной колонне и обеспечивающая подачу промывочной жидкости. Отличаются высокой прочностью и герметичностью.
• Рыболовные вертлюги — небольшие устройства для соединения лески с поводком или приманкой, предотвращающие скручивание лески при вращении приманки.
• Шланговые вертлюги — применяются в системах подачи жидкостей и газов (например, на заправочных станциях, в гидравлике) для предотвращения перекручивания шлангов.
• Морские вертлюги — для якорных цепей, буксирных тросов, швартовных концов; часто изготавливаются из нержавеющей стали для устойчивости к коррозии.

По типу соединения

• С проушинами (сварные или кованые) — для крепления карабинами, крюками или скобами.
• С резьбовым соединением — для вкручивания в гнездо или навинчивания на шпильку.
• С крюком — один конец оканчивается крюком, другой — проушиной или резьбой.
• С вертлюжным узлом — комбинированные устройства, включающие несколько вращающихся элементов.

По грузоподъёмности и размеру

Вертлюги выпускаются с рабочей нагрузкой от нескольких килограммов (рыболовные) до сотен тонн (промышленные такелажные). В России грузоподъёмность вертлюгов регламентируется ГОСТ 25573-82 (для такелажных скоб и вертлюгов) и отраслевыми стандартами.

Материалы

Основные материалы для изготовления вертлюгов:

• Углеродистая сталь (Ст3, 20, 45) — для общего применения, после термообработки.
• Легированная сталь (40Х, 30ХГСА) — для высоких нагрузок и ответственных узлов.
• Нержавеющая сталь (12Х18Н10Т, AISI 304, 316) — для морского и пищевого оборудования.
• Латунь, бронза — для коррозионностойких и малонагруженных вертлюгов (рыболовство, декоративные элементы).
• Пластик, композиты — для лёгких рыболовных вертлюгов и низконагруженных устройств.

Применение

Грузоподъёмные работы

Вертлюги являются обязательным элементом такелажной оснастки при подъёме длинномерных грузов (балки, трубы, лесоматериалы), а также грузов, подверженных вращению от ветра или при развороте краном. Они предотвращают скручивание стропов и канатов, что повышает безопасность работ.

Бурение

В буровых установках вертлюг выполняет функцию передачи вращения от ротора или верхнего привода к бурильной колонне, одновременно обеспечивая герметичный канал для подачи бурового раствора под высоким давлением. Буровой вертлюг — один из ключевых узлов, испытывающий значительные нагрузки и требующий регулярного обслуживания.

Рыболовство

Рыболовные вертлюги (карабины с вертлюгом) используются для соединения лески с поводком, блесной, воблером или другими приманками. Они предотвращают скручивание лески при вращении приманки, что увеличивает дальность заброса и улучшает игру приманки. Выпускаются в широком диапазоне размеров (от № 10 до № 1/0) и материалов.

Морское дело и водный транспорт

На судах вертлюги устанавливаются на якорных цепях (для предотвращения их перекручивания при стоянке), буксирных тросах, швартовных концах. Морские вертлюги изготавливаются из нержавеющей стали или оцинкованной стали, так как работают в условиях воздействия солёной воды.

Прочие области

• В сельском хозяйстве — для соединения шлангов поливальных систем.
• В строительстве — для подвесных лесов и люлек.
• В промышленности — для кабельных линий и систем подачи сжатого воздуха.
• В быту — для качелей, гамаков, бельевых верёвок.

Стандарты и требования безопасности

В России и странах СНГ вертлюги общего назначения должны соответствовать ГОСТ 25573-82 «Скобы такелажные и вертлюги» и ГОСТ Р 52618-2006 «Стропы грузовые канатные. Технические условия». Для буровых вертлюгов действуют отраслевые стандарты (например, ОСТ 26-02-206-80). Основные требования:

• маркировка грузоподъёмности и завода-изготовителя;
• отсутствие трещин, раковин, заусенцев;
• коэффициент запаса прочности (обычно не менее 4–5 для грузовых вертлюгов);
• регулярное освидетельствование (не реже одного раза в год) с испытанием пробной нагрузкой.

При эксплуатации вертлюгов запрещается превышать указанную рабочую нагрузку, использовать вертлюги с деформациями или износом, а также подвергать их ударным нагрузкам.

Интересные факты

• Вертлюги используются в космической технике для соединения шлангов подачи топлива и кабелей на стартовых комплексах.
• В рыболовстве существуют вертлюги с встроенными подшипниками (ball-bearing swivels), обеспечивающие максимальную лёгкость вращения.
• Самые крупные промышленные вертлюги могут выдерживать нагрузку до 1000 тонн и более.
• Вертлюг является одним из немногих механических устройств, конструкция которого практически не изменилась за последние 200 лет.

Источники

• ГОСТ 25573-82 «Скобы такелажные и вертлюги. Технические условия».
• ГОСТ Р 52618-2006 «Стропы грузовые канатные. Технические условия».
• ОСТ 26-02-206-80 «Вертлюги буровые. Технические условия».
• Справочник по такелажным работам / под ред. В. И. Белова. — М.: Машиностроение, 1985.
• Техническая энциклопедия. Том 3. — М.: Советская энциклопедия, 1930.
• Каталоги и технические описания производителей такелажного оборудования (Россия, Китай, Европа).