2.3 Расчет канатных стропов

Стропы из стальных канатов применяются для соединения монтажных полиспастов с подъемно-транспортными средствами (мачтами, порталами, шеврами, стрелами, монтажными балками), якорями и строительными конструкциями, а также для строповки поднимаемого или перемещаемого оборудования и конструкций с подъемно-транспортными механизмами.

В практике монтажа используются следующие типы канатных стропов: обычные, к которым относятся универсальные и одно-, двух-, трех- и четырехветвевые, закрепляемые на поднимаемом оборудовании обвязкой или инвентарными захватами, а также витые и полотенчатые.

Для строповки тяжеловесного оборудования преимущественно используются инвентарные витые стропы, выполняемые в виде замкнутой петли путем последовательной параллельной плотной укладки перевитых между собой витков каната вокруг начального центрального витка. Эти стропы имеют ряд преимуществ: равномерность распределения нагрузи на все витки, сокращение расхода каната, меньшая трудоемкость строповки.

Полотенчатые стропы выполняют также в виде замкнутой петли из плотно укладываемых витков каната, располагая их однослойно на захватное устройство и элемент оборудования (монтажный штуцер, цапфу, вал). Это обеспечивает равномерное натяжение отдельных ветвей стропа. Концы каната закрепляются петлей с помощью сжимов.

Витой строп, допущенный к эксплуатации, снабжается металлической биркой с указанием основных технических данных.

Канатные стропы определяем в следующем порядке (рисунок 1, а).

1 Определяем натяжение (кН) в одной ветви стропа

S = Р/( m*cos ),

где Р – расчетное усилие, приложенное к стропу, без учёта коэффициентов перегрузки и динамичности, кН;

m — общее количество ветвей стропа, которым задаются исходя из поперечных размеров поднимаемого оборудования и способа строповки (этот угол рекомендуется назначать не более 45⁰, имея в виду, что с увеличением его усилия в ветви стропа значительно возрастает).

2 Определяем разрывное усилие в ветви стропа (кН)

r = S *k_з,

где k_з - коэффициент запаса прочности для стропа (определяется по приложение 11 в зависимости от типа стропа).

а – канатный строп, б – витой строп

Рисунок 1- Расчётные схемы стропов

3 По расчетному разрывному усилию, пользуясь таблицей ГОСТа (приложение1), подбирают наиболее гибкий стальной канат и определяют его технические данные: тип и конструкцию, временное сопротивление разрыву, разрывное усилие и диаметр.

Пример4 Рассчитать стальной канат для стропа, применяемого при подъеме горизонтального цилиндрического теплообменного аппарата массой G₀ = 15т (рисунок 1 а).

Решение

1 Определяем натяжение в одной ветви стропа, задаваясь общим количеством ветвей m = 4 и углом наклона их = 45° к направлению действия расчетного усилия

S = P/(m* cos ) = 10G₀/(m *cos ) = 10*15/(4*0,707) = 53 кН.

2 Определяем разрывное усилие в ветви стропа

R_к = S*к_з= 53*6 = 318 кН.

3 По найденному разрывному усилию, пользуясь приложением 1, подбираем канат типа ЛК-РО конструкции 6 X 36 (1 + 7 + 7/7 + 14) + 1 о. с.

(ГОСТ 7668—80) с характеристиками:

временное сопротивление разрыву, МПа 1960

разрывное усилие, кН 338

диаметр каната, мм 23,5

масса 1000 м каната, кг 2130

РАСЧЕТ ВИТОГО СТРОПА (рисунок 1, б)

1 Определяем натяжение (кН) в одном канатном витке стропа

S = P/(m*n *cos ),

где Р — усилие, приложенное к стропу, кН;

m — количество ветвей стропа (для витого стропа m= 2);

n — число канатных витков в сечении одной ветви стропа (обычно

n= 7,19, или 37 витков);

— угол между ветвью стропа и направлением усилия Р (рекомендуется ≤30⁰).

2 Определяем разрывное усилие (кН) в одном канатном витке стропа

R=S*k_з,,

где к₃ — коэффициент запаса прочности (приложению 11).

3 По расчетному разрывному усилию, пользуясь таблицей ГОСТа (приложение 1), подбираем стальной канат для витого стропа и определяем его технические данные.

4 Определяем расчетный диаметр d_с поперечного сечения ветви стропа (мм) в зависимости от количества витков в сечении одной ветви

7 витков. d_c = 3d

19 витков d_c = 5d

37 витков d_c = 7d

где d — диаметр каната для витков стропа.

5 Определяем минимальный диаметр захватного устройства

D_з=к_с*d_c,

где к_с – коэффициент соотношения диаметров захватного устройства и поперечного сечения ветви стропа; минимальная величина его составляет:

для захватного устройства двойной кривизны( типа ковша) к_с≥2

для захватного устройства цилиндрической формы к_с≥4

6 Определяем длину каната (м) для изготовления витого стропа

L_к=2,2 nl +2t,

где l – требуемая длина стропа по центральному витку, м;

t – шаг свивки стропа, равный 30d, м.

Пример Рассчитать витой строп для подъема аппарата массой G₀=300 т за монтажные штуцера.

Решение

1 Определяем натяжение в одном канатном витке стропа, задаваясь углом = 20°, количеством канатных витков в одной ветви стропа n= 19 шт. и имея в виду, что Р = 10G₀

S= P/(m*n*cos ) = 10*300/(2*19*0,94) == 84 кН.

2 Определяем разрывное усилие в одном канатном витке

R_к = Sк₃ =84*5 == 420 кН.

3 По приложение 1 подбираем стальной канат типа ЛК-РО конструкций 6X36 (1+7+7/7+14)+ + 1 о. с. (ГОСТ 7668—80) с характеристиками:

временное сопротивление разрыву, МПа 1960

разрывное усилие, кН 430,5

диаметр каната, мм 27

масса1000 м каната, кг 2800

4 Определяем расчетный диаметр поперечного сечения ветви стропа

dc = 5d =5*27= 135мм.

5 Определяем минимальный диаметр захватного устройства

D_c = к_сd_с = 4*135 = 540 мм.

6 Определяем длину каната для изготовления стропа, задаваясь его длиной l = 1,5 м

L_к = 2,2nl + 2t= 2,2*19*1,5+ 2*0,8 = 64,3 м