2.2 Элементы машин и механизмов

Стальные канаты. Они применяются в качестве тяговых и подъемных элементов и в процессе работы огибают блоки и навиваются на барабаны. Их используют также для зачаливания штучных грузов к захватным устройствам.

Наибольшее применение нашли стальные проволочные канаты (рис. 2.) одинарной, двойной и тройной свивки, обладающие большой гибкостью. Ка­наты (тросы) одинарной свивки (рис. 2.2. а) представляют собой пряди, скру­ченные из нескольких проволок, отличаются высокой жесткостью. При двой­ной свивке (рис. 2.2. б, в) стальные проволоки свиты в пряди, а последние — в канат. Канаты тройной свивки — кабели свиты из нескольких канатов двой­ной свивки.

В грузоподъемных машинах преимущественно используются канаты двой­ной свивки — шестипрядные с числом проволок в пряди 19 и 37. Пряди нави­ваются вокруг сердечника, который большей частью бывает пеньковым, а может быть также стальным или асбестовым.

Рис. 2.2. Схемы завивки канатов:

а – одинарная; б – двойная с точечным касанием проволок в пряди; в – двойная с линейным касанием проволок в пряди.

Канаты с пеньковым сердечником более гибкие и лучше удерживают смазку, которая поступает не только снаружи, но и из самого сердечника, пропитанного смазкой. Канаты с асбестовым сер­дечником предназначены для работы в условиях высоких температур. Канаты со стальным сердечником применяются главным образом при многослойной навивке на барабан. При этом нижние ветви не теряют формы под воздействием нагрузки от верхних.

Свивка канатов может быть параллельной (односторонней) или крестовой. При односторонней (О) проволоки в прядях и пряди в канате свиты в одном направлении, а при крестовой свивке — в противоположных направлениях. Канаты параллельной свивки более гибкие и долговечные, имеют ровную по­верхность. Однако они легко раскручиваются под действием растягивающей нагрузки и не пригодны в случаях, когда груз подвешивается на одной ветви. Поэтому их используют при движении груза в направляющих или с примене­нием подвижных блоков, препятствующих раскручиванию каната.

Канаты крестовой свивки менее подвержены раскручиванию. Изготовля­ются также нераскручивающиеся канаты, свиваемые из проволок и прядей, ко­торым перед свивкой придана форма, соответствующая их положению в канате. Это исключает Обрубленные концы таких канатов не раскручиваются.

Канаты изготовляют с линейным касанием проволок в пряди типа ЛК (см. рис. 2.2, б) и с точечным касанием типа ТК (см. рис. 2.2, а, б). Характер контакта определяется взаимным расположением проволок в пряди.

По механическим свойствам проволока канатов бывает высшей (буква В), первой (I) и второй (II) марок, из светлой или оцинкованной проволоки. Она может быть предназначена для разных условий работы: легких (ЛС), средних (СС), жестких (ЖС). По направлению свивки канаты бывают правой (П) и левой (Л) свивки; по способу свивки — раскручивающиеся (Р) и нераскручи­вающиеся (Н). Пример условного обозначения по ГОСТ 3068—74 каната диа­метром 13 мм из проволоки марки В, оцинкованной для условий ЖС, пра­вой крестовой свивки, нераскручивающегося (Н) с временным сопротивле­нием разрыву 160 МПа: канат 13-В-ЖС-Н—160 ГОСТ 3068—74. Конструкция этого каната состоит из 6 прядей по 19 проволок в пряди и одного органичес­кого сердечника — 1 о. с. Проволоки располагаются в пряди в три сдоя: центральном одна проволока, во втором бив третьем 12 проволок: 6х 19 (1 + 6 + 12) + 1 о.с.

В процессе работы каната в грузоподъемной машине его проволоки испы­тывают растяжение, сжатие, кручение, изгиб, смятие. Однако определяющим фактором является максимальное натяжение каната. Поэтому в соответствии с нормами Госгортехнадзора канат выбирают по расчетному разрывному уси­лию S_paз, Н:

S_paз≥ S п, (2.5)

где S—воспринимаемое канатом натяжение (нагрузка), Н;

п — коэффициент запаса прочности (для лебедок с ручным приводом п == 4,0; с механическим приводом: легкий режим — 5; средний —5,5; тяжелый —6; при подъеме людей п = 9).

Расчет каната выполняют в такой последовательности: 1) определяют уси­лие в канате S; 2) по формуле (2.5) находят расчетное разрывное усилие S_paз; 3) по полученному S_paз по таблицам ГОСТа подбирают ка­нат.

Свободный конец каната прикрепляется к конструкциям машин при по­мощи коушей и зажимов (рис. 2.3, а). Радиус дуги коуша должен быть не менее четырех диаметров d_K каната (4d_K); число зажимов определяется по расчету, но должно быть не менее трех (рис.2. 3, б), а расстояние между ними 5d_R. Вмеcто болтовых зажимов (рис. 3., в) иногда пряди расплетенного конца каната вплетают в тело основной ветви с последующей оплеткой стальной проволокой. Используют также втулки, в которых канат закрепляют клином (рис. 2.3., г), а также конические втулки (рис. 2.3., д), когда конец каната, продетый через отверстие втулки, расплетают на отдельные проволоки, пеньковый сердечник вырезают, концы проволок отгибают в крючки и образовавшуюся кисть затя­гивают внутрь втулки. Место выхода каната из втулки обвязывают проволокой, внутреннюю часть втулки смачивают травленой соляной кислотой, затем заливают втулку третником, баббитом, свинцом или цинком.

Рис. 2.3. Схемы крепления канатов. Рис. 2.4. Схемы для определения

усилий в чалочном канате.

Для чалки и строповки груза применяют чалочные канаты, работающие в довольно тяжелых условиях, поскольку при зачаливании они подвергаются перегибам, а при взятии груза с места за счет инерции в них развиваются си­лы, гораздо большие, чем масса поднимаемого груза. Более безопасными и удобными в эксплуатации являются стропы, представляющие собой отрезки канатов, концы которых снабжены крюками, серьгами и кольцами.

Коэффициент запаса прочности для чалочных стальных канатов, использу­емых при обвязывании груза, п =12, для чалочных стальных канатов с крю­ками, петлями, серьгами п =6.

Находят применение также пеньковые, хлопчатобумажные и нейлоновые канаты.

Для определения натяжения в ветвях чалочного каната необходимо знать вес подвешиваемого груза, число ветвей и угол наклона их к вертикали. Если вес подвешенного груза G, кН, число ветвей т, а угол наклона их к верти­кали αº (рис. 2.4.), то усилие S, кН, возникающее в каждой ветви чалочного каната, можно определить по формуле

S = G/m cos α. (2.6)

Уход за стальными канатами. Подъемные механизмы могут быть пущены в эксплуатацию только при условии, что стальные канаты отвечают всем тре­бованиям ГОСТа. В процессе работы они изнашиваются, проволоки обрыва­ются и истираются, поэтому периодически (не реже одного раза в 7-10 дней) канаты приходится осматривать и выбраковывать те, в которых число оборван­ных проволок на шаге t свивки превышает пределы допускаемого износа, установленного правилами Госгортехнадзора.

Таблица 2.