книги из ГПНТБ / Свидлер Р.П. Производство канатов учеб. пособие

где g— масса 1 пог. м каната, кг;

f— площадь сечения всех проволок в канате, м2; D— диаметр каната, м;

К3— конструктивная плотность (коэффициент запол­ нения);

у— плотность стальной высокоуглеродистой прово­ локи, равная 7860 кг/м3;

Ci — коэффициент увеличения длины проволок в ка­ натах;

С2 —коэффициент, учитывающий удельную норму расхода органического сердечника; он равен 1,080 для шестипрядных и 1,10 для восьмипряд-

Критическая длина

Критическая длина — это длина, при которой верти­ кально подвешенный канат может разорваться под дей­ ствием собственной массы. Определение критической дли-- ны необходимо при использовании канатов больших длин, а также несущих и тяговых канатов на подвесных до­ рогах:

162

а—коэффициент использования суммарного раз­ рывного усилия каната.

Таким образом, критическая длина зависит от вре­ менного сопротивления проволоки при растяжении, аг­

уменьшается восприимчивость каната к агрессивному воздействию внешней среды.

Для вертикальных шахтных подъемов рекомендуется

6.НЕКОТОРЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ВЫБОРУ СТАЛЬНЫХ КАНАТОВ

вверх налево). Выбор направления свивки, которое яв­ ляется весьма важным эксплуатационным фактором, за­ висит от конструкции механизма, места и способов за­ крепления концов каната, направления наматывания и укладки. Наматываясь на барабан по винтовой линии, канат испытывает деформации изгиба, контакта и круче­ ния, которые вызывают поворот его вокруг оси. Необхо­ димо подбирать такое направление свивки, при котором

163

в процессе наматывания канат перед укладкой на бара­ бан закручивался; это будет способствовать сохранению плотности свивки и увеличению долговечности каната. При неправильном выборе направления свивки канат раскручивается, образующаяся слабина сгоняется, на­

В тех случаях, когда грузозахватное устройство под­ вешено на двух и более самостоятельных ветвях, необ­ ходимо использовать канаты с разным направлением свивки.

Чтобы быстро установить требуемое направление свивки, следует стать лицом навстречу укладке витков на барабане; если при этом барабан, принимая канат, вращается по часовой стрелке, т. е. вправо, то нужен ка­ нат правой свивки; если против часовой стрелки, т. е. влево, то нужен канат левой свивки.

Правильный выбор направления свивки особенно ва­ жен при навивке первого ряда каната на гладкий бара­ бан, у которого укладка последующих витков достигает­ ся путем отталкивания их предыдущими.

Сочетания направлений свивки элементов оказывают существенное влияние на эксплуатационную стойкость канатов. В канатах крестовой свивки проволоки в на­ ружных частях прядей располагаются параллельно оси каната, так как углы свивки проволок и прядей различа­ ются незначительно, а направление их противоположно. Такое расположение проволок приводит к точечному контакту с рабочей поверхностью барабанов и блоков и вызывает их интенсивный износ. Однако благодаря вы­ сокой структурной устойчивости, некоторой уравнове­ шенности крутящих моментов и простоте обслуживания эти канаты широко используют во всех отраслях народ­ ного хозяйства.

В канатах односторонней свивки проволоки на по­ верхности располагаются под двойным углом свивки и их выступающие части соприкасаются с поверхностью бара­ банов на большей длине. Это приводит к уменьшению удельного давления, истирания проволок и износа орга­ нов навивки. Равномерный износ по всей длине не ухуд-

164

шает способности работы проволок на перегиб в отличие от канатов крестовой свивки, в которых местный износ способствует концентрации напряжений и уменьшению прочности проволок на изгиб.

В канатах односторонней свивки изгибающие усилия, действующие на проволоку наружных частей прядей, бу­ дут только угловой составляющей изгибающего усилия, действующего на канат при его навивке па барабан, в то время как в канатах крестовой свивки направления изги­ бающих усилий для проволоки и канатов совпадают. Вследствие этого канаты односторонней свивки лучше сопротивляются усталостным разрушениям. Однако они еще не нашли широкого распространения в промышлен­ ности, что объясняется спецификой их изготовления, тре­ бующей специальной технологии и приспособлений, осо­ бенно для многослойных прядей, и поведением этих ка­ натов в эксплуатации. Канаты односторонней свивки имеют тенденцию к раскручиванию, нарушению плотно­ сти свивки и формы. Поэтому они требуют весьма осто­ рожного обращения при сращивании и навеске. Во вре­ мя размотки и эксплуатации нельзя допускать ослабле­ ния ветвей каната.

В настоящее время разработана и уже опробована технология производства канатов односторонней свивки, которая позволяет их «успокоить» в процессе изготовле­ ния и значительно облегчает навеску и эксплуатацию.

Стальные канаты с металлическими сердечниками находят все более широкое распространение в различ­ ных грузоподъемных и транспортных механизмах. В практике применяют различные сочетания направления свивки проволок, прядей и металлических сердечников.

Правое/левое Правое/левое Правое/левое Правое/правое Правое/левое Левое/правое Правое/левое Левое/левое

Вчислителе указано направление свивки для прядей,

взнаменателе для проволок.

165

дать благоприятные условия для совместной работы его элементов.

Канаты с односторонними металлическими сердечни­ ками, направления свивки прядей которых совпадают, показывают наибольшую стойкость в работе вследствие обеспечения структурной целостности и увеличения то­ чек контакта между проволоками.

Если нужно уменьшить технологический крутящий момент (для работы со свободно подвешенным грузом), то используют односторонний сердечник, пряди которого свиты в противоположную сторону, несмотря на увели­ чение контактных напряжений и опасность нарушения целостности каната. При перемотке, навеске и эксплуа­ тации таких канатов нельзя допускать значительных перегибов, вызывающих появление заломов и отслоение

рукция, качество и диаметр сердечника должны обеспе­ чивать наличие зазоров между прядями не только при

сопротивляемость которых поперечным сжимающим, а в некоторых случаях раздавливающим усилиям высока, при правильно выбранном диаметре сердечника сохраня­

стые из пеньки короткого прядения), диаметры сердеч­ ников должны быть такими, чтобы зазоры, между пря­ дями перед эксплуатацией были бы максимально воз­ можными при диаметре каната, не выходящем за плюсо­ вые допуски, предусмотренные ГОСТ 3241—66.

Hераскручивающиеся канаты

Стальные канаты, пряди и проволоки которых в сво­ бодном состоянии сохраняют свое положение, так как они освобождены от упругих напряжений, полученных

166

впроцессе свивки, называются нераскручивающимися

канатами.

Основные эксплуатационные преимущества их перед раскручивающимися следующие:

1)оборванные проволоки сохраняют свое положение

вканате, что предохраняет от повреждения поверхность

инавеске сохраняет прямолинейность;

3)вращение каната вокруг своей оси и изменение шага свивки незначительны;

4)более высокая агрегатная прочность;

в первые дни эксплуатации колеблется от 2 до 5% в за­ висимости от конструкции и материала каната. Это об­ стоятельство осложняет работу грузоподъемных меха­ низмов (особенно со шкивами трения), увеличивает от­ ходы канатов и т. д. Чтобы устранить это явление, канаты перед эксплуатацией должны быть обтянуты нагрузкой, равной половине их агрегатной прочности. Предва­ рительная обтяжка улучшает эксплуатационные качест­ ва канатов: 1) за счет опрессовки канатов, уплотнения органических сердечников, выравнивания натяжения пря­ дей; 2) снижения конструктивных удлинений канатов; 3) уменьшения кручения канатов вокруг своей оси, что особенно важно для работы со свободно подвешенным грузом.

Процесс обтяжки канатов можно осуществлять как при изготовлении, так и перед их навеской у потреби­ теля.

Канаты из пластически обжатых прядей

Для увеличения заполнения площади поперечного се­ чения стального каната металлом и увеличения опорной поверхности прядей применяется метод радиального об-

167

жатия прядей. Канаты, изготовленные из обжатых пря­

Проведенные испытания показали большую долговеч­ ность этих канатов по сравнению с канатами, изготовлен­ ными из необжатых прядей аналогичных конструкций (на 10—20%).

7.ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ

ИДОЛГОВЕЧНОСТИ

СТАЛЬНЫХ КАНАТОВ В ЭКСПЛУАТАЦИИ

Нередки случаи, когда в стальных канатах обнару­ живаются дефекты как производственного, так и эксплу­ атационного характера, причем не всегда удается точно установить причину, вызвавшую образование дефекта. Однако систематическая работа по улучшению техноло­ гии производства стальных канатов, усиление контроля при их приемке, совершенствование способов транспор­ тировки и хранения, методов размотки, перемотки, раз­ резки и навески стальных канатов, а также повседнев­ ный надзор за их работой позволяют в значительной сте­ пени уменьшить образование дефектов и повысить дол­ говечность канатов.

Рассмотрим некоторые дефекты, образующиеся во время транспортировки, хранения, навески и эксплуата­

проволок выступающих прядей и неравномерное нагружение прядей. Причинами, вызывающими «выпучива­ ние» прядей, могут быть:

1) перекручивание каната в результате неправильной размотки и неправильного выбора направления свивки;

168

2)торможение каната при помощи жимков или изги­ бом вокруг неподвижного предмета, а также сочетание того и другого вместе, что широко распространено на многих предприятиях, особенно шахтопроводческих;

3)разметка отрезков

4)«прокалывание»

чего нарушается взаимное расположение прядей, веду­ щее к их ослаблению, выпучиванию и образованию «фо­ наря»;

5) неплотная запанцировка каната проволокой, бен­ зелем или жимками. В результате чего после отрезки ка­ ната одна или несколько прядей могут освободиться

ивспучиться;

6)внезапное разгружение каната, которое наблюда­ ется при работе грейферных кранов, экскаваторов раз­ личных типов и других механизмов. Это может вызвать попадание сердечника в просветы между прядями, а при повторном нагружении его защемление и обрыв.

Нередки случаи нарушения целостности и структуры каната в виде вмятин, раздавливаний, заломов и скру­ чиваний, глубоких порезов, смещений проволоки и др.

Эти дефекты могут возникнуть при:

1) сматывании канатов на землю, площадку, дорогу, где возможно смятие каната движущимся транспортом;

2)многослойной навивке каната на барабан лебедки

сбольшим усилием натяжения, что может вызвать раз­ давливание каната в местах перехода;

3)протягивании каната с усилием через неподвиж­ ные детали и предметы (столб, брус) с целью создания дополнительного торможения или при изменении на­ правления его намотки;

4)укладке каната на барабан с помощью тяжелых предметов (молота, лома и др.) при транспортировке, сбрасывании, перегрузках, снятии опалубки барабана ломом или другими острыми и тяжелыми предметами.

Все указанные и другие возможные дефекты исклю­ чают дальнейшее использование каната, так как это мо­ жет привести к его обрыву.

Обрыв прядей и канатов происходит также из-за зна­ чительных перегрузок, особенно при динамических уда­ рах (на буровых установках, на ковшовых экскаваторах и др.); несоблюдения установленных норм браковки по количеству оборванных проволок на шаге свивки, а так­ же вследствие износа каната.

Значительно сокращает долговечность и снижает на­ дежность канатов:

1)интенсивное истирание проволок наружного слоя при работе на нефутеровапных шкивах, барабанах и блоках в условиях образования абразивной среды и при защемлении канатов в ручьях блоков;

2)коррозионная усталость проволок каната при

отсутствии смазочного покрытия;

3)усталость каната при знакопеременном изгибе;

4)усталость каната при перебегании его через блоки

иролики с повышенной скоростью, причем сокращение долговечности каната прямо пропорционально квадрату скорости его перемещения.

В технически возможных случаях дефекты подверга­ ются исправлению различными способами, а при образо­ вании неисправимых дефектов следует использовать ча­ сти канатов свободные от них.

Необходимо предотвращать возникновение дефектов на всех этапах подготовки и эксплуатации канатов.

170

При навеске каната следует применять специальное размоточное устройство, обеспечивающее равномерное разматывание и натяжение каната (рис. 57). Устройство такого типа позволяет исключить сбрасывание и затяги­ вание внешних витков, сохранить целостность и предо­ хранить канат от загрязнения, отмерить необходимую длину каната, а также снизить трудоемкость процесса перемотки и сохранить целостность барабана. Особенно необходимо такое устройство при перематывании сталь­ ных канатов, изготовленных с металлическими сердеч­ никами, а также канатов односторонней свивки.

Исходя из условий навески, натяжение каната регу­ лируется тормозом, а длина каната отмеряется специ­ альным счетчиком. Для удобства использования размо­ точное устройство сделано переносным.

При использовании всей длины, уложенной в дере­ вянном барабане, канат полностью перематывается на барабан лебедки; при использовании части отдельные отрезки наматываются на инвентарные металлические катушки, с которых при помощи размоточного устройст­ ва они сматываются на барабан приемной лебедки.

Перед порезкой канат с обеих сторон от места порез­ ки должен быть прочно обвязан мягкой проволокой или бензелем (рис. 50). Число и длину перевязок в зависимо­ сти от диаметра каната устанавливают в соответствии с требованиями ГОСТ 3241—66 (табл. 32).

Число перевязок нераскручивающихся канатов долж­ но быть не менее двух.