13.Канаты. Классификация, конструкция, расчет, выбраковка

Канаты представляют собой грузонесущие элементы практически всех существующих на данный период времени грузоподъемных механизмов и машин.

По форме поперечного сечения канаты бывают:

• Круглые

• Плоские

• Трубчатые

В зависимости от веса поднимаемого груза все канаты могут быть разделены на три типа:

• Органические(натуральные (растительные)) канаты-из пеньки, сизаля, манилы и др.

Имеют малую прочность, не портятся от воды

• синтетические канаты-из капрона,перлона, полипропилена и др.

Более прочные, не портятся от воды, не портятся от действия масла, растворителей, от длительного воздействия прямых солнечных лучей

• стальные канаты.

Обладают высокой прочностью и надежностью

Последний тип каната имеет наиболее широкое распространение, поскольку является наиболее прочным и позволяет поднимать даже очень тяжелые грузы. Покрытие поверхности проволоки стальных канатов, к слову сказать, тоже может быть различным. Чаще всего речь идет о проволоке без покрытия и о проволоке с цинковым покрытием. Последние модификации, как правило, используются в особенно агрессивных условиях работы.

Канаты:

• одинарной-. Применяют для оттяжек, расчалок.

- состоящие из проволок, свитых по спирали в один или несколько концентрических слоев,

• двойной. Свивают из прядей в один или несколько концентрических слоев вокруг металлического или органического сердечника

состоящие из прядей, свитых в один или несколько концентрических слоев

• тройной свивки. В качестве прядей используются канаты двойной свивки малого диаметра.

состоящие из канатов двойной свивки (стренг), свитых в концентрический слой

.Различают левой и правой свивки.

По назначению: грузолюдские (марок ВK, В) - ГЛ, грузовые - Г.

По способу свивки:раскручивающиеся и нераскручивающиеся.

Конструкция каната имеет индекс, включающий буквенные и численные обозначения:

6х19(1+6+6/6)+1 о.с.

24, О-Г-1-Л-О-Н-1764(180) ГОСТ 2688-80

Грузовой,первой марки, светлой проволоки, левой односторонней свивки, нераскручивающийся с временным сопротивлением разрыву 1764 МПа.

Расчет.

Оптимальные значения шагов свивки каната и прядей выбирают в пределах, установленных п. 2.1.8 настоящего стандарта (шаг свивки каната - не более семи значений его диаметра и наружного слоя проволок в прядь - не более 11), и из условия равенства целому характеристического числа λ, определяемого по формуле

где Н - шаг свивки прядей в канат;

h - шаг свивки проволок в прядь;

z - коэффициент настройки механизма открутки рам зарядных катушек канатовьющих машин;

+ - для крестовой свивки каната;

- - для односторонней свивки каната.

Угол свивки прядей в канат р, градус, вычисляют по формуле

где dк и dпр - диаметры каната и пряди, мм.

Отклонение λ не должно превышать ±0,15.

В качестве примера приводится расчет оптимальных параметров свивки шестипрядного каната крестовой свивки диаметром 32 мм (диаметр пряди равен 10 мм).

Максимальный расчетный шаг свивки прядей в канат должен быть не более 7 · 32 = 224 мм.

Технические характеристики канатовьющей машины позволяют установить технологический шаг Нт = 203,5 мм, угол β при этом будет равен 18°10' по формуле (2).

Принимая значение характеристического числа λ = 6 ± 0,15, устанавливаем диапазон шагов свивки проволок в прядь по формуле (1)

h = 103 - 109 мм.

По параметрам прядевьющей машины в указанном диапазоне выбираем технологический шаг hт = 106 мм. Значение технологического шага hт не должно превышать оптимальных значений шагов свивки, а именно hт ≤ 110 мм.

В случае несоответствия шагов свивки требованиям, изложенным выше, проводится их пересчет.

По типу касания проволок между слоями различают следующие виды канатов:

с точечным касанием

. Пряди с точечным касанием проволок изготавливают за несколько технологических операций, число которых зависит от количества слоев проволок. Свивки проволок имеют разные шаги по слоям пряди, а проволоки между слоями перекрещиваются. Такое расположение элементов увеличивает их износ при сдвигах в процессе эксплуатации, создает значительные контактные напряжения, способствующие развитию усталостных трещин в проволоках, и уменьшает коэффициент заполнения сечения каната металлом;

с линейным касанием

Такие пряди изготавливают за один технологический прием, при этом постоянство шага свивки проволок во всех слоях пряди сохраняется. Для получения линейного касания диаметры проволоки и пряди выбирают в зависимости от конструкции последней. Так, в верхнем слое прядей каната типа ЛК-0 применяются проволоки одинакового диаметра по слоям, пряди типа ЛК-Р имеют в наружном слое проволоки различного диаметра, а в пряди типа /7/С-З используют проволоки, заполняющие пространство между проволоками различных диаметров. Существует тип каната с линейным касанием проволоки между слоями и имеющий в пряди слои с проволоками как разных, так и одинаковых диаметров-ЛК-РО. В трехслойных прядях линейного касания имеют место различные сочетания указанных выше типов прядей. Следует отметить, что работоспособность канатов с линейным касанием проволок в прядях при правильном выборе конструкции каната значительно выше, чем работоспособность канатов с точечным касанием проволок;

с точечно-линейным касанием (канат ТЛК-О). Пряди точечно-линейного касания получают при замене центральной проволоки в прядях линейного касания семипроволочной прядью: в этом случае на двухслойную прядь типа ЛК укладывается слой проволок одинакового диаметра с точечным касанием. Конструкции этих прядей обеспечивают возможность их изготовления на прядевьющих машинах со сравнительно небольшим числом шпуль. Кроме того, пряди ТЛК при соответствующем выборе параметров свивки обладают повышенными некрутящимися свойствами;

с комбинированным линейно-точечным касанием проволок между слоями (тип 6/7) — результат винтовой прокатки круглых исходных прядей типа ЛК в трехгранные.

Характеристика канатов по материалу сердечника имеет следующие виды:

с органическим сердечником (ОС). В большинстве конструкций канатов для обеспечения требуемой гибкости и упругости в качестве сердечника в центре каната, а иногда и в центре прядей, используют пропитанные смазкой органические сердечники из пеньки, манилы, сизаля или хлопчатобумажной пряжи. Допускается также применение сердечников из асбестового шнура и искусственных материалов(полиэтилена, капрона, нейлона и др.);

с металлическим сердечником (МС). Металлический сердечник целесообразно применять в тех случаях, когда требуется повысить структурную прочность каната при многослойной навивке его на барабан, уменьшить конструктивные удлинения каната при растяжении, а также при эксплуатации каната в условиях повышенной температуры. Одной из наиболее распространенных конструкций такого типа является канат двойной свивки из 6-7 проволочных прядей, расположенных вокруг центральной семипроволочной пряди. Металлический сердечник может быть изготовлен из обычной канатной или мягкой проволоки с временным сопротивлением разрыву не более 900 Н/мм2.

Суммарное разрывное усилие всех проволок в канате (Р) в ньютонах вычисляют по результатам испытания проволок на растяжение по формуле

где i - число групп проволок одинакового диаметра;

z - количество испытанных проволок каждой группы по диаметру;

Рz - разрывное усилие одной проволоки данной группы по диаметру, Н;

п - количество проволок каждой группы по диаметру.