Назначение и устройство стальных канатов
Обновлено: 17.05.2024
В грузоподъемных машинах и съемных грузозахватных приспособлениях применяют канаты двойной свивки (отдельные проволоки свиты в пряди, а из шести прядей вокруг органического (о.с.) или металлического (м.с.) сердечника свит канат).
Прядь состоит, в зависимости от конструкции каната, из 19, 25, 36 или 37 проволок одного или разных диаметров, которые располагаются в 2-3 слоя вокруг центральной проволоки.
Свойства каната (прочность, гибкость, долговечность и его назначение) зависят от типа свивки его прядей. Если слои в пряди пересекаются, то проволоки имеют точечное касание (ТК), если проволоки верхнего слоя навиты параллельно проволокам нижнего, то имеет место линейное касание (Л К),
Канаты типа ТК наиболее гибкие, но при работе с движением по блокам и барабанам имеют в 1,5-2 раза меньшую долговечность по сравнению с канатами типа Л К.
Допускаемый диаметр блока для этих канатов
D³18·dк, где dк – диаметр каната.
Канаты типа ЛК-О –наиболее прочные и износостойкие, но вместе с тем и самые жесткие, имеют проволоки одинакового диаметра во всех слоях пряди.
Для них D³30·dк.
Канаты типа ЛК-Рс проволоками разного диаметра в последнем слое, более гибкие, чем ЛК-О, пригодны для работы на кранах (стационарных, несамоходных) с большими блоками и барабанами.
Канаты типа ЛК-РО – повышенной гибкости с 36 проволоками разного и одинакового диаметров в слоях пряди против 19 шт. у канатов типа ЛК-Р.
Канаты типа ЛК-3с тонкими проволоками заполнения между слоями, имеют хорошую гибкость, но более других боятся агрессивной среды.
При использовании канатов для работы на блоках и барабанах диаметром менее указанных выше их долговечность значительно снижается, увеличивается износ. Чем больше диаметр блока, тем дольше срок службы каната (машины тяжелого режима работы должны иметь большие блоки).
Диаметры блоков для более прочных канатов с металлическим сердечником (м.с.), применяемых при многослойной намотке каната на барабан, должны быть из 3-5% больше, чем для канатов с органическим сердечником (о.с.).
Назначение канатов
Канат комбинированного типа ТЛК ГОСТ 3079-80 к. 6´37+1 о.с. можно ставить на стреловые самоходные краны и изготовлять из него стропа.
Канат ЛК-З ГОСТ 7665-80 к. 6´25+1 о.с. или ГОСТ 7667-80 6´25+1 м.с. можно ставить на все краны, не работающие на открытом воздухе и в агрессивной среде.
Пример условного обозначения каната
22 – диаметр каната, Г – грузовой (если ГЛ – грузолюдской), I – канат нормального качества, марки I (если В – канат высокого качества, есть канаты марки II), Л – левой крестовой свивки, может быть правая; если свивка односторонняя, то ставят символ О, Н – нераскручивающийся, 1670 (170) – с маркировочной группой по временному сопротивлению разрыву 1670 Н/мм 2 , (170 кгс/мм 2 ), может быть 1570 (160) и 1770(180).
Символ С в обозначении каната – проволоки с цинковым покрытием для средних агрессивных условии работы.
Общее устройство стального каната
Стальной канат состоит из металлических проволочек, скрученных в пряди, которые в свою очередь скручены между собой, вокруг органического (а, в ряде случаев, и металлического) сердечника (так называемая двойная свивка). Таким образом стальные канаты это не просто передают тяговое усилие, но и выполняют функцию демпфера – гасителя колебаний груза.
Конструкцию каната определяют соответствующие ГОСТы. конструкция каната обозначается в виде букв и цифр, например: 6×19(1+6+6/6)+1ОС ЛК-Р, где цифра 6 обозначает количество прядей, цифра 19 – количество проволочек в пряди, цифры в скобках указывают на расположение проволочек по слоям в пряди, буквы ЛК указывают на то, что проволочки в прядях касаются друг друга линейно (навиты с одним шагом), а буква Р указывает на то, что данный канат по способу изготовления является рихтованным.
РД 10-33-93, регламентирует:
«В канатных стропах должны применяться круглопрядные канаты двойной свивки, изготавливаемые по техническим условиям ГОСТ 3241. Рекомендуется применять канат крестовой свивки с сердечником из пеньки, сизаля и хлопчатобумажной пряжи. Допустимо применение канатов с сердечниками из других материалов с учетом температурного режима использования стропов.
Рекомендуется применять канаты по ГОСТ 3071, ГОСТ 3079, ГОСТ 2688 и ГОСТ 7668, а для перемещения грузов, имеющих температуру до 400 °С, - по ГОСТ 7669.А для перемещения грузов, имеющих температуру до 400˚С – по ГОСТ 7669-80»
· ГОСТ 3071 – канат стальной двойной свивки типа ТК (точечного касания) конструкции 6х37 (1+6+12+18)+1 о.с.
· ГОСТ 3079 – канат двойной свивки типа ТЛК-О (точечно-линейного касания, односторонней свивки) конструкции 6х37 (1+6+15+15)+1 о.с.
· ГОСТ 2688 – канат двойной свивки типа ЛК-Р (линейного касания, рихтованный) конструкции 6х19(1+6+6/6)+1 о.с.
Сердечник каната выполняет функцию распорки, т.е. не даёт возможности прядям просесть внутрь. Если сердечник является органическим, то он пропитывается канатной смазкой, которая выдавливается при увеличении нагрузки на канат в пространство между проволочками, поэтому сердечник одновременно является и «контейнером» для смазки. Несущую нагрузку сердечник не воспринимает, его разрыв является браковочным признаком, при обнаружении которого необходимо изымать канат из эксплуатации.
Основные нормативные документы, регламентирующие изготовление стропов
1. ГОСТ 25573-82 Стропы грузовые канатные для строительства;
2. РД 10-33-93 Стропы грузовые общего назначения. Требования к устройству и безопасной эксплуатации, с изменениями N 1 (РД 10-231-98)
3. РД 24-СЗК-01-01 Стропы грузовые общего назначения на текстильной основе. Требования к устройству и безопасной эксплуатации
Способы соединения стальных канатов и изготовления петель на их концах
Соединениеконцов канатов и петли стропов канатных возможно следующим образом:
1.Методом заплетки, при этом для подсоединения ветвей канатных стропов к звеньям должны применяться коуши. Рекомендуется применять коуши по ГОСТ Р 50090. торчащие концы проволочек, в местах окончания заплетки должны быть закрыты намотанной проволокой или др. способом, исключающим травмирование рук стропальщика. Регламентируется количество проколов (проколом называют прохождение всех шести прядей сквозь тело каната), которое определяется при проектировании и зависит от диаметра каната, но должно быть не менее четырех, допускается последний прокол осуществлять половинным числом проволочек. Это пожалуй наиболее надежный способ соединения.
2.Методом опрессовки алюминиевой втулкой. Высокотехнологичный способ, позволяющий за короткое время изготовить большое количество петель стропа, однако требующий специального оборудования и материалов. В следствие свойств алюминия при переменных нагрузках на соединение происходит её разрушение (разжатие), и как следствие открытие петли под нагрузкой, поэтому при осмотрах необходимо уделять большое внимание состоянию втулок. Данных способ соединения запрещен при подвешивании люлек для перемещения людей.
3.Методом установки зажимов. Количество зажимов также зависит от диаметра каната, но должно быть не менее трех, при этом шаг расположения зажимов и длина свободного конца каната должна быть не менее шести диаметров каната. Таким образом образуется своеобразный индикатор состояния соединения. Такой способ на стропах на используется, но подходит для соединения (удлинения) канатов.
4.С применением стальной кованой, штампованной, литой втулки с закреплением клином. Данный способ применяется при закреплении концов канатов на элементах конструкции кранов. Такое крепление является разъёмным.
5.Путем установки втулки и заливки её легкоплавким сплавом. Обеспечивает высокую надежность соединения, но имеет большой вес, поэтому также на стропах не применяется.
6.Другим способом в соответствии с нормативными документами, например коушный захват или цанговый зажим. Данные способы применяются достаточно редко, скорее в качестве исключений.
РД 10-33-93 допускает изготовление петель стропов канатных изготавливать методом заплетки или опрессовкой.
Грузовые цепи, применяемые для изготовления стропов.
В соответствии с требованиями РД 10-33-93, круглозвенные сварные и штампованные цепи, применяемые для грузовых стропов, должны соответствовать ГОСТ 228 "Цепи якорные" или техническим условиям, утвержденным в установленном порядке.
Элементы стропов
Грузовой строп состоит из следующих элементов:
· Ветвь – основной несущий элемент;
· Захват – элемент необходимый для зацепки груза, в виде крюков, скоб и петель или специализированные, предназначенные для зацепки конкретных типов грузов, например труб;
· Навесное кольцо (серьга) - для навески ветвей на грузовой крюк.
Все стропы должны быть идентифицируемыми, т.е. должны иметь паспорт (хранящийся у ответственного), и маркировочную бирку (кольцо или данные выбитые на элементе стропа), в которой указывается:
· Порядковый номер по системе предприятия – изготовителя
У стропов целевого назначения, указывается фактический угол между противоположными ветвями для конкретного груза, который может быть больше или меньше установленного для стропов общего назначения угла 90˚
Маркировка стропов текстильных определена РД 24-СЗК-01-01, в соответствии с которым на каждый текстильный строп пришивается этикетка (бирка), на которой указываются:
· товарный знак предприятия-изготовителя;
· название материала, из которого строп изготовлен;
· грузоподъемность стропа при использовании основных способов строповки;
Устройство и классификация стальных канатов
Стальные тросы широко используются в самых различных отраслях человеческой деятельности. Наиболее широко эти приспособления используются в грузоподъемных механизмах, где являются одним из самых важных и ответственных элементов. Стальные тросы изготавливаются из высококачественной проволоки, но имеют огромное количество различных конструкций и могут иметь различное сечение. Также канаты различаются по своим эксплуатационным характеристикам, которые во многом зависят от физико-механических свойств использованных для их изготовления материалов.
Классификация канатов
Современные стальные канаты подразделяются по виду свивки на следующие типы:
· Одинарные простые;
· Двойного типа;
· Тройные;
· Прошивные.
По сечению канатных прядей различают:
· С плоскими прядями;
· Трехгранные;
· С прядями овального сечения.
Кроме этого канаты бывают прямые или обратные – эта характеристика зависит от направления свивки прядей.
Сердечник стального каната
У всех стальных канатов есть общий признак – они изготавливаются методом спиральной свивки проволоки из различных сортов стали вокруг сердечника. Сердечник служит для того, чтобы внутри каната не было пустоты и помогает изделию сохранять правильную форму. Встречаются как стальные сердечники, так и изготовленные из синтетики или из пропитанной смазкой манильской пеньки или джута. Пенковые и джутовые сердечники пропитывают не только для того, чтобы оградить их от гниения, но и с целью обеспечить антикоррозийную защиту внутренних слоев троса – при изгибе изделия, смазка просачивается в существующие между проволоками пустоты, обеспечивая их равномерное смазывание.
В канатах сердечник работает как отличный амортизатор, удерживая пряди в проектном положении и если говорить инженерными терминами, сердечник противостоит радиальным нагрузкам, которые неизбежно возникают при эксплуатации, препятствуя деформации изделия. Как мы уже говорили, встречаются сердечники органического происхождения, пеньковые и джутовые и сердечники из неорганических материалов – стальные и синтетические. В качестве материала для синтетических элементов троса, чаще всего применяют полипропилен – прочный, стойкий к внешним воздействиям и недорогой материал. Пеньковые и джутовые сердечники подлежат обязательной пропитке смазкой, доля которого составляет от 35 до 50% от массы самого органического материала. Для смазывания канатов используют самые высококачественные материалы, так как от выбора смазки во многом зависит долговечность троса.
Физические свойства канатов
Стальные канаты могут иметь различную гибкость, которая зависит как от свойств использованной при изготовлении проволоки, так и от ее количества в свивке. Наименее гибкие канаты состоят из 42 проволок, а более гибкие – из 72 проволок, расположенных по 12 в каждой пряди. Выпускаются также канаты повышенной гибкости, которые состоят из 144 проволок, которые располагаются вокруг сердечника по 24 штуки в каждой пряди.
Для применения в условиях повышенных температур или в агрессивной среде, используют тросы со стальным сердечником. Также такой тип каната идеально подходит в том случае, если изделие навивается на барабан многочисленными слоями – стальной сердечник не дает канату деформироваться под действием нагрузки, которую оказывают вышележащие витки. Стальной сердечник делает канат более стойким к деформации, но практически не влияет на грузоподъемность. Канаты с синтетическими и пеньковыми сердечниками обладают большей гибкостью и обеспечивают равномерную смазку, так как в них смазочный материал поступает в пряди не только снаружи, при плановом обслуживании, но и изнутри, из пропитанного материала сердечника.
Упаковка стальных канатов
К потребителю стальные канаты попадают на деревянных или возвратных металлических барабанах, а в некоторых случаях – в бухтах. Намотка на барабаны производится согласно ГОСТ 11127-78, где оговорены правила упаковки. В нормах оговорено, что шейка барабана должна иметь диаметр не меньше чем 15 полных диаметров троса, а борт полностью укомплектованного барабана, при диаметре каната 25 мм, должен выступать на 2 диаметра и не менее чем на 50 мм, если диаметр сечения каната превышает 25 мм.
Диаметр каната
Диаметр сечения каната является одной из важнейших характеристик этого изделия. Обычно все характеристики изделия указаны на бирке барабана или в сертификате, приложенному к канату производителем, но иногда возникает необходимость проверить диаметр каната, например если возникли какие-либо сомнения или маркировка просто утеряна. Диаметр стального каната измеряют штангенциркулем и производят его в двух различных точках, с расстоянием между ними как минимум 1 метр. В каждой точке производится два измерения толщины, в плоскостях обязательно перпендикулярных друг другу. Диаметр каната определяют, взяв среднеарифметическое значение этих четырех величин, при этом учитывают допуски, принятые для номинального диаметра этого изделия.
Книга: Обеспечение безопасной эксплуатации механизмов подъема грузоподъемных машин
Основным тяговым гибким элементом в механизмах подъема ГПМ являются стальные канаты, которые должны соответствовать требованиям государственных стандартов и иметь сертификат (свидетельство) предприятия изготовителя об их испытании [8].
Стальные канаты являются сложным и ответственным видом проволочных изделий. Они имеют большое число типов и конструкций и различаются по форме поперечного сечения как самого каната, так и его элементов, а также по физико-механическим характеристикам проволок и сердечников. Конструктивные элементы каната представлены на рис 3.2.
Стальные канаты классифицируются по следующим характеристикам:
· по механическим свойствам проволоки: марки ВК(В) - высокого качества, марки В - повышенного качества, марки I -нормального качества, II - повышенного качества;
Р и с. 3.2. Конструктивные элементы стального каната
· по прочностнымхарактеристикам: с маркировочными группами временного сопротивления разрыву – 1370 Н/мм 2 , 1470 Н/мм 2 , 1670 Н/мм 2 , 1770 Н/мм 2 , 1860 Н/мм 2 , 1960 Н/мм 2 , 2060 Н/мм 2 , 2160 Н/мм 2 . Канаты маркировочных групп 1370 Н/мм 2 - 1770 Н/мм 2 изготавливаются серийно, остальные по согласованию;
· по виду покрытия поверхности проволоки: без покрытия: с цинковым покрытием – для особо жестких агрессивных условий работы ОЖ, для жестких агрессивных условии работы Ж, для средних агрессивных условий работы С(СС), для легких Л(ЛС);
· по назначению каната: грузолюдские ГЛ – для подъема и транспортировки людей и грузов; грузовые Г – для транспортировки грузов;
· по материалу сердечника: с органическим сердечником (о.с.) из натуральных или синтетических материалов; с металлическим сердечником (м.с.);
· по направлению свивки элементов каната: правой свивки, левой свивки (Л);
· по сочетанию направлений свивки каната и его элементов: крестовой свинки - направление свивки прядей в канате противоположно направлению свивки проволок в прядях; односторонней свивки (0) - направление свивки прядей в канате и проволок в прядях одинаковое. При односторонней свивке канаты обладают большей гибкостью и лучше сопротивляются износу, чем при крестовой, однако они более склонны к закручиванию, вследствие чего непригодны для поднятия грузов на большую высоту;
· по степени крутимости:
а) крутящиеся – с одинаковым направлением свивки всех прядей по слоям каната (шести- и восьмипрядные канаты с органическим и металлическим сердечниками);
б) малокрутящиеся (МК) - с противоположным направлением свивки элементов каната по слоям в многослойных, многопрядных канатах и в канатах одинарной свивки;
· по способу изготовления: нераскручивающиеся (Н) - элементы каната сохраняют свое положение после снятия вязок с концов каната и удаления заварки торца; раскручивающиеся; рихтованные (Р);
· по типу свивки прядей и канатов одинарной свивки: с точечным касанием проволок между слоями (ТК- проволоки одного слоя касаются проволок смежных слоев в одной точке); с линейным касанием проволок между слоями (ЛК - проволоки одного слоя касаются проволок смежных слоев по всей длине проволоки); с комбинированным точечно-линейным касанием проволок между слоями (ТЛК);
· по точности изготовления - нормальной точности; повышенной точности (Т); с ужесточенными предельными отклонениями по диаметру каната.
Линейное касание проволок значительно повышает гибкость каната и уменьшает истирание проволок при эксплуатации. Основное преимущество канатов ЛК перед канатами ТК заключается в сочетании гибкости с высокой износоустойчивостью и большей прочностью при одинаковых прочих условиях. С учетом этого канаты ЛК следует в первую очередь применять на кранах и подъемных механизмах.
Пример условного обозначения каната, выполненного по ГОСТ 2688 представлен на рис. 3.3.
Коды различных вариантов смазки канатов приведены в табл. 3.3.
Коды различных вариантов смазки канатов
Р и с. 3.3. Условное обозначение каната по ГОСТ 2688
Пример записи конструктивного исполнения канат по ГОСТ 2688
6 х 19 (1 + 6 + 6/6) + 1 о.с.
где 6 – количество прядей; 19 – число несущих проволок прядей; 1 - число несущих проволок прядей центрального слоя; 6 - число несущих проволок прядей внутреннего слоя; 6/6 - число несущих проволок прядей наружного слоя; 1 о.с. – кол-во и тип сердечника (о.с. – органический сердечник).
Область использования соответствующих канатов в различных ГПМ представлена в табл. 3.4.
Область использования канатов
Типы грузоподъемных машин
Подъемные канаты мостовых кранов
Подъемные канаты портальных кранов
Диаметры канатов в соответствующих стандартах имеют различные значения, для наиболее распространенных канатов, выпускаемых по ГОСТу 2688 и ГОСТу 7668 соответственно представлены в табл. 3.5.
Диаметр канатов
Диаметр каната, мм
3,6; 3,8; 4,1; 4,5; 4,8; 5,1; 5,6; 6,2; 6,9; 7,6; 8,3; 9,1; 11; 12; 13; 14; 15; 16,5; 18; 19,5; 21; 22,5; 24; 25,5; 27; 28; 30,5; 32; 33,5; 37; 39,5; 42; 44,5; 47,5; 51;56
6,3; 6,7; 7,4; 8,1; 9; 9,7; 11,5; 13,5; 15; 16,5; 18;20; 22; 23,5; 25,5; 27; 29; 31; 33; 34,5; 36,5; 38; 39,5; 42;43; 44,5; 46,5; 48,5; 50,5; 53,5; 56; 58,5; 60,5; 63,5; 65; 68; 72
Перед началом работы, во время работы и после окончания работы необходимо периодически визуально осматривать канаты. Браковка канатов ГПМ, находящихся в эксплуатации, должна производится в соответствии с руководством по эксплуатации крана. При отсутствии в руководстве по эксплуатации соответствующего раздела, браковка осуществляется согласно рекомендаций [8] (рис. 3.4):
· уменьшение диаметра каната в результате повреждения сердечника - внутреннего износа, обмятия, разрыва на 3% номинального диаметра у некрутящихся канатов. Внутреннее истирание прядей и проволок происходит вследствие их перемещения относительно друг друга при сгибании проволочного каната, что вместе с поверхностным износом от движения каната по роликам и на барабане приводит к уменьшению диаметра каната. При уменьшении диаметра каната на 10% и более по сравнению с номинальным размером канат следует заменить, даже если не выявлено обрывов проволок (рис. 3.4, а);
Р и с.3.4. Характерные повреждения стальных канатов ГПМ
а – местное уменьшение диаметра в месте разрушения органического сердечника; б – уменьшение ПС прополок; в – волнистость каната; г – корзинообразная деформация; д – выдавливание сердечника; е – выдавливание проволок в одной I и нескольких II прядях; ж – местное увеличение диаметра; з – раздавливание; и – перекручивание; к – залом; л – перегиб.
· потеря металлической части поперечного сечения каната (потеря внутреннего сечения), вызванная обрывами, механическим износом и коррозией проволок внутренних слоев прядей (рис. 3.4, б). Для оценки состояния внутренних проволок канат необходимо подвергать дефектоскопии по всей его длине. При регистрации при помощи дефектоскопа потери сечения металла проволок, достигшей 17,5% и более, канат бракуется;
· волнистость каната, которая характеризуется шагом и направлением ее спирали (рис. 3.4, в). При совпадении направлении спирали волнистости и свивки каната и равенстве шагов спирали волнистости и свивки каната канат бракуется при dв ≥ 1,08 dк, (здесь dв - диаметр спирали волнистости; dк - номинальный диаметр каната);
· несовпадение направлений спирали волнистости свивки каната и неравенство шагов спирали волнистости и свивки каната или совпадение одного из параметров. Канат подлежит браковке при dв ≥ 4/3 dк. Длина рассматриваемого отрезка каната недолжна превышать 25dк;
Читайте также: