Стальные канаты
Стальные канаты используются в строительных машинах в качестве гибких грузоподъемных и тяговых органов, с помощью которых передаются тяговые усилия.
Они (стальные канаты) широко используются я в грузоподъёмных и других машинах, применяемых при строительстве и восстановлении в качестве грузовых, стреловых, тяговых и несущих гибких элементов, а также в расчалках, оттяжках, якорных устройствах, для изготовления вант, растяжек, стропов и буксиров.
Пример. На рис. изображена принципиальная схема механизма подъёма груза. При включении двигателя канат навивается на барабан или свивается с него, и происходит подъём или опускание подвижной обоймы полиспаста вместе с крюком и грузом.
Рис.8. Схема механизма подъёма груза:
1 – двигателя; 2 – упругой муфтой; 3 – тормозного устройства; 4 – зубчатых передач;
5 – барабана; 6 – стального каната; 7 – неподвижного направляющего блока; 8 – непо-
движной обоймы полиспаста; 9 – подвижной обоймы полиспаста; 10 – грузового крюка.
На рис. видно, что в механизме подъёма большинство деталей и узлов являются специальными (3, 5 – 10).
Стальные канаты применяются в качестве тягового органа для грузоподъёмных и других строительных машин, для строповки грузов, расчалки мачт и строительных конструкций во время монтажа и т.д.
Они являются одним из наиболее распространенных метизов и широко применяются в самых различных отраслях промышленности: строительстве, горнорудной, нефтегазодобывающей, сельском хозяйстве, машиностроении, морском и речном транспорте. Это сложный и ответственный вид проволочных изделий, имеющих большое число типов и конструкций и различающихся по форме поперечного сечения и механическим характеристикам проволоки и сердечников.
Рис.9. Канаты стальные.
Стальные канаты изготовляются в соответствии с требованиями Гос. стандартов путём свивки из отдельных проволок из высокоуглеродистой стали диаметром от 0,2 до 4 мм с временным сопротивлением разрыву 120 – 260 кгс/мм2 на специально изготовленных машинах. В канатах обычно используется светлая и редко (для специфических условий) оцинкованная проволока.
Все стальные канаты должны иметь сертификат (свидетельство)завода-изготовителя каната об его испытании. Канаты, не снабжённые свидетельством об их испытании, к использованию в грузоподъёмных машинах не допускаются.
Основными конструктивными элементами канатов являются проволоки, пряди, сердечник. Стальную канатную проволоку изготовляют из углеродистой горячекатаной проволоки (катанки) методом многократного холодного волочения с промежуточной термической и химической обработкой для получения необходимой прочности, структуры, вида и качества поверхности.
Рис.10. Поперечный разрез каната.
Для изготовления канатов применяют преимущественно круглую проволоку. Возможно изготовление канатов из круглой и фасонной проволоки. При этом фасонные проволоки размещают в одном – двух внешних слоях плотно прилягая одна к другой. Канаты такой конструкции называют закрытыми; они имеют гладкую цилиндрическую поверхность и отличаются высокой стойкостью против коррозии и истерания. Закрытые канаты используют при больших нагрузках в качестве несущих канатов кабельных кранов и подвесных канатных дорог.
Число проволок в пряди и прядей в канате может быть различно. Однако, в грузоподъёмных машинах применяют главным образом шестипрядные канаты с числом проволок в пряди: 19, 37, 61, вследствие наиболее рационального соотношения диаметра прядей и диаметра центрального сердечника и хорошего использования поперечного сечения каната с обеспечением достаточной его гибкости.
Восьмипрядные канаты используются в кранах и подъёмниках в случаях применения барабанов малого диаметра.
Пряди свивают в канат вокруг сердцевины (сердечника). Сердечник каната служит опорой для прядей каната. Органический сердечник при этом является аккумулятором смазки канатов. Он должен быть изготовлен из сизаля в соответствии с нормативно-технической документацией. Допускается использование канатов с:
а) органическим сердечником из:
- пенькового волокна повышенного качества (длинного прядения);
Пеньковая сердцевина увеличивает гибкость каната, являясь одновременно кабы резервуаром для смазки, из которого при перегибах каната смазка поступает в зазоры между проволоками.
- пряжа хлопчатобумажная;
- из нейлона;
- из сизаля;
- из капрона;
- из перлона;
Органические сердечники пропитывают антикоррозионной противогнилостной смазкой, не содержащей кислот и щелочей.
б) или минеральных волокон:
- асбест;
Канаты с сердечником из волокон асбеста применяют при работе в условиях повышенных температур или химически агрессивной среды.
в) металлический сердечник (МС) должен изготовляться из проволоки
по ГОСТ 7372-79.
Технические требования.
- Стальные канаты и металлические сердечники должны изготовляться из проволоки по ГОСТ 7372.
- Изготовляются канаты по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке.
- В качестве органических сердечников должны применяться:
●пеньковые - по ГОСТ 5269,
● сизалевые - по нормативно-технической документации,
● синтетические и искусственные материалы - по нормативно-
технической документации (полиэтилен, полипропилен, капрон,
лавсан, вискоза),
● пряжа хлопчатобумажная, хлопчатобумажный корд - по нормативно-
технической документации.
Допускается по согласованию изготовителя с потребителем применение сердечника из других материалов.
Стальной канат характеризуется:
- своим диаметром,
- числом и диаметром проволочек, из которых он состоит,
- разрывным усилием,
- шагом,
- и способом свивки.
Канаты подразделяются по признакам:
А). По конструкции:
- одинарной свивки - состоящие из проволок, свитых по спирали в
один или несколько концентрических слоев,
Рис.11. Одинарная свивка.
Канаты одинарной свивки очень жёстки, вследствие чего плохо сгибаются на блоках и барабанах. Их применяют в качестве несущих канатов подвесных дорог, кабельных кранов, а также в качестве оттяжек (вант).
- двойной свивки - состоящие из прядей, свитых в один или неско-
лько концентрических слоев,
Рис.12. Двойная свивка.
В подъёмных и строительных машинах обычно используются канаты двойной свивки, свиваемые в два приёма:
І- вначале проволоки свивают в пряди,
ІІ- а затем из прядей свивают канаты.
По оси такого каната проходит мягкий сердечник, повышающий гибкость каната и улучшающий условия его смазки.
- тройной свивки (кабель)- состоящие из канатов двойной свивки
(стренг), свитых в концентрический слой.
Рис.13. Тройная свивка.
Канаты тройной свивки обладают большой гибкостью, однако, они изготавливаются из более тонких проволок. Поэтому быстрее изнашиваются при огибании барабанов и блоков. По этой причине, а также из-за большой стоимости эти канаты не получили широкого применения.
Б). По форме поперечного сечения:
● круглые,
Рис.14. Трос круглого сечения.
▬- плоские.
Рис.15. Трос плоской конструкции 8*4*9 (0+9) + 32 о.с.
(Плоский трос шириной 139 мм, грузового назначения, из проволоки без покрытия, марки В, нераскручивающийся, нерихтованный, повышенной точности, маркировочной группы 140: Трос 139 –Г – В – Н – Т – 1370 – ГОСТ 3092-80).
В). По форме поперечного сечения прядей:
- круглопрядные,
-фасоннопрядные.
Г). По типу свивки прядей и канатов одинарной свивки:
- с точечным касанием проволок между слоями – ТК (в канатах с
точечным касанием проволок между слоями прядей проволоки касаются точка-
ми);
- с линейным касанием проволок между слоями – ЛК (в канатах с ли-
нейным касанием проволок в прядях и между слоями прядей проволоки в пря-
дях и между слоями прядей касаются по линии);
- с линейным касанием проволок между слоями при одинаковом
диаметре проволок по слоям пряди - ЛК-О,
- с линейным касанием проволок между слоями при разных
диаметрах проволок в наружном слое пряди - ЛК-Р,
- с линейным касанием проволок между слоями и проволоками
заполнения - ЛК-З,
- с линейным касанием проволок между слоями и имеющих в пря-
ди слои с проволоками разных диаметров и слои с проволоками
одинакового диаметра - ЛК-РО,
- с комбинированным точечно-линейным касанием проволок –
ТЛК (в канатах с точечным и линейным касанием проволок в прядях и между слоями
прядей проволоки в прядях касаются линейно, между отдельными прядями по точкам
и по линии).
а
б
в
Рис.16. Канаты по типу свивки прядей:
а – точечного касания; б – линейного касания; в – точечно-линейного касания.
Канаты с линейным касанием, а также с точечно-линейным касанием более гибки и износоусточивы, чем канаты с точечным касанием, а при одинаковом диаметре, благодаря лучшему использованию поперечного сечения, имеют и повышенную прочность.
Канат, свитый из проволок разных диаметров, имеет большую прочность по сравнению с канатом, свитым из проволок одинакового диаметра, т.к. при этом металл заполняет сечение каната более полно.
Д). По сочетанию направлений проволок в прядях каната делятся на
три группы:
- односторонней параллельной свивки (направление свивки
пряди и направление свивки проволоки в пряди одинаковы) - О.
- крестовой свивки, которых проволоки в прядях свиты в одном
направлении, а пряди в канате – в другом направлении;
- комбинированной свивки, в которых проволоки, в двух рядом
лежащих слоях, имеют противоположное направление.
а б
Рис.17. Канаты:
а – одностороннего скручивания; б – крестового скручивания.
Канаты параллельной свивки линейного касания обладают высокой гибкостью и лучше сопротивляются износу, чем канаты крестовой свивки, но при огибании блоков они расплющиваются и легко раскручиваются, вследствие чего не пргодны для поднятия грузов, подвешенных в свободном состоянии и обрыв проволок в этих канатах не влечёт самораспускания конца каната или его пряди.
Канаты крестовой свивки обладают большой жёсткостью, в связи с чем они хуже прилегают к поверхности блоков и барабанов, что приводит к быстрому износу.
Поэтому преимущественное применение получили канаты двойной односторонней свивки с линейным касанием проволок. Однако находят применение и канаты крестовой свивки.
Рис.18. Сочетание направления свивки.
Е). По материалу сердечника:
▬ с органическим сердечником из натуральных или синтетиче-
ских материалов – ОС (с органическим сердечником из лубяных (пенька,
пряжа хлопчатобумажная) или синтетических (нейлон, капрон и т.п.) волокон,
а при работе в условиях повышенных температур или химически агрессивной
среды – из асбестовых волокон);
Канаты с органическим сердечником более гибки, чем канаты с металлическим сердечником, и лучше удерживают смазку, т.к. смазка к проволокам поступает не только снаружи (в процессе работы канаты регулярно смазываются), но и из сердечника, пропитанного смазкой.
Органические сердечники пропитывают антикоррозионной противогнилостной смазкой, не содержащей кислот и щелочей.
▬ с металлическим сердечником – МС (в качестве которого используют
также проволочный канат двойной свивки).
Канаты с металлическим сердечником применяют при многослойной навивке на барабан, поскольку этот канат не теряет формы под. действием загрузки от вышележащих витков, а также при резко меняющейся нагрузке и при работе в условиях высоких температур, исключающих применение канатов с органическим сердечником. Канат с металлическим сердечником, хотя и имеет более высокий коэффициент заполнения поперечного сечения металлом, из-за различных условий работы прядей сердечника и прядей каната практически не становится более прочным.
Ж). По способу свивки:
- нераскручивающиеся - Н,
- раскручивающиеся.
В раскручивающихся канатах пряди и проволоки не сохраняют своего положения в канате после снятия перевязок концов.
Нераскручивающиеся канаты изготавливают из отдельных проволок, предварительно изогнутых по винтовой линии. Эти канаты имеют более высокий срок службы, чем канаты, свитые из недеформируемых проволок, т.к. растягивающее усилие в них более равномерно распределяются между прядями каната и между проволоками в прядях.
Рис.19.Способ свивки канатов.
З). По степени уравновешенности:
- рихтованные - Р,
- нерихтованные.
И). По направлению свивки каната:
- правой,
- левой - Л.
Направление свивки каната определяется:
▪ для канатов одинарной свивки - направлением свивки проволок
наружного слоя,
▪ для канатов двойной свивки - направлением свивки прядей на-
ружного слоя,
▪ для канатов тройной свивки - направлением свивки стренг в ка-
нат.
При правом направлении свивки пряди идут слева-вверх-направо; при левом направлении свивки пряди идут наоборот, справа-вверх-налево.
Рис.20. Направление свивки.
Направление свивки каната определяется:
- для канатов одинарной свивки - направлением свивки проволок наружного
слоя,
- для канатов двойной свивки - направлением свивки прядей наружного слоя,
- для канатов тройной свивки - направлением свивки стренг в канат.
К). По степени крутимости:
- крутящиеся (с одинаковым направлением свивки проволок в кана-
тах одинарной свивки, прядей или стренг),
- малокрутящиеся (многослойные многопрядные и одинарной свив-
ки с противоположным направлением свивки элементов по сло-
ям) - МК.
Л). По механическим свойствам марок:
- высшей марки «В»,
- первой марки «1»,
- второй марки «2».
Проволоку марки «В» в особо ответственных случаях, например, для подъёма людей. Для специальных целей канаты изготавливают из проволок, полученных из нержавеющих сталей.
М). По виду покрытия поверхности проволок в канате:
• из проволоки без покрытия,
• из оцинкованной проволоки: в зависимости от поверхностной
плотности цинка:
- С,
-Ж,
- ОЖ,
Из оцинкованной проволоки свивают для увеличения стойкости его против коррозии.
• покрытие каната или прядей полимерными материалами - П.
Н). По назначению:
- грузолюдские (марок ВК, В) - ГЛ,
- грузовые - Г.
О). По точности изготовления:
- повышенной - Т,
- нормальной.
Диаметр каната, назначение, марка, вид покрытия, направление свивки, сочетание направлений свивки, способ свивки, степень уравновешенности, степень крутимости, точность изготовления, маркировочная группа, обозначение соответствующего стандарта на сортамент указываются потребителем и входят в условное обозначение каната.
П). Для условий работы:
- лёгких – ЛС,
- средних – СС,
- жёстких – ЖС.
Рис.21. Типы канатов.
Измерение каната
а б
Рис.22. Измерение каната:
а – определение шага свивки; б – измерение диаметра.
Для определения шага свивки на какой-либо пряди каната наносится метка а; от этой пряди, считая её первой, вдоль каната отсчитывается столько прядей, сколько их имеется в поперечном сечении каната, и на следующей после отсчёта пряди наносится метка б. Расстояние между метками и есть шаг свивки.
Таблица 1