Канат стальной
По сочетанию направлений свивки проволок в прядях и прядей в канатах различают канаты односторонней и крестовой свивки. В канатах односторонней свивки направления навивки проволок в наружном слое прядей и прядей в канате одно и то же. В канатах крестовой свивки эти направления противоположны. Канаты односторонней свивки имеют более ровную поверхность, площадь сечения в них заполнена лучше, они более гибки и долговечны вследствие увеличенной поверхности соприкосновения проволок с поверхностью блока или барабана. Их срок службы на 25-50% больше срока службы канатов крестовой свивки. В канатах крестовой свивки наружные проволоки смежных прядей соприкасаются по отдельным точкам, что увеличивает контактные напряжения, повышает износ и снижает долговечность каната.
Канаты односторонней и крестовой свивки
Из-за стремления к раскручиванию под действием растягивающей нагрузки канаты односторонней свивки непригодны к использованию в тех случаях, когда груз свободно подвешивают на одной ветви. В этих случаях применяют канаты крестовой свивки, а канаты односторонней свивки используют при движении груза в направляющих или при применении подвижных блоков, препятствующих раскручиванию каната. Благодаря большей структурной прочности, то есть лучшему сохранению формы под воздействием внешней радиальной нагрузки от вышерасположенных слоев, канаты крестовой свивки применяются не только при однослойной, но и при многослойной навивке на барабан.
Направление свивки имеет большое значение при наматывании каната на барабан. За каждый оборот барабана канат смещается на размер своего диаметра и деформация изгиба каната дополняется деформацией кручения. В зависимости от принятого направления вращения барабана, а также в зависимости от направления свивки прядей каната деформация кручения может уменьшать или увеличивать его скручивание. Для увеличения плотности каната и удлинения срока его службы следует так подбирать направление навивки, чтобы канат в процессе работы дополнительно подкручивался. Направление свивки каната в зависимости от направления укладки его витков на барабане надо выбирать, как показано на рисунке 1. При закреплении обоих концов каната на барабане направление свивки каната можно принять любым.
Выбор каната по направлению свивки
Рис. 1
Практикой эксплуатации рекомендуются следующие конструкции канатов для их использования в кранах в качестве подъемных и тяговых элементов: канаты с органическим сердечником ЛК-Р 6х19 (ГОСТ 2688–80), ЛК-РО 6х36 (ГОСТ 7668–80); канаты с металлическим сердечником ТЛК-РО 6х36 + 7х7 (ГОСТ 7669–80) и ЛК-З 6х25 + 7х7 (ГОСТ 7667–80).
С целью улучшения качества стальных канатов заводы начали выпуск канатов для грузоподъемных машин их радиально обжатых прядей (рис. 2). При изготовлении канатов прядь, свитую из проволок круглого сечения, пропускают через волоку, в результате чего проволоки пряди, пластически деформируясь, теряют круглую форму и линейный контакт между ними становится контактом по поверхности, увеличиваются опорная поверхность пряди и степень заполнения ее поперечного сечения.
Стальной канат из радиально обжатых прядей
Рис. 2
Эти канаты по сравнению с традиционной конструкцией отличаются высокой плотностью и однородностью, повышенным сопротивлением износу проволок, повышенной на 12-15% прочностью на разрыв и увеличенной на 30-50% долговечностью.
Достоинства стальных канатов
Достоинствами стальных канатов, обеспечивающими их преобладающее применение в грузоподъемных машинах, являются плавная и бесшумная работа при любых скоростях, гибкость во всех направлениях и надежность в работе (так как по числу лопнувших проволок можно установить степень изношенности каната), относительно малая масса. Значительная упругость стальных канатов существенно снижает динамические нагрузки в процессе пуска и торможения благодаря демпфированию толчков, воспринимаемых металлической конструкцией грузоподъемной машины и механизмом подъема.
Недостатки стальных канатов
Недостатком стальных канатов является их относительно небольшой срок службы, увеличение длины канатов в процесса эксплуатации. Необходимость применения барабанов больших диаметров приводит к увеличению передаточного числа редуктора и общей массы машины.
Портал газовиков
Стальные канаты
Канаты и цепи используются для изготовления грузозахватных устройств, поэтому стропальщику необходимо знать их виды, устройство, нормы браковки и способы крепления.
По материалу, из которого изготовлены, канаты подразделяются на стальные, пеньковые и из искусственных волокон. Наиболее широко в строительстве применяют стальные канаты, которые изготавливаются из проволок марки В (высший сорт), I и II сортов.
По конструкции различают канаты одинарной двойной и тройной свивки. Канаты одинарной свивки (рис. ) состоят из проволок, свитых между собой; канаты двойной свивки (рис. ) — из свитых между собой канатов одинарной свивки (прядей);
канаты тройной свивки — из свитых между собой канатов двойной свивки (стренг).
По форме поперечного сечения канаты бывают и плоские (их поперечное сечение близко к прямоугольному).
По типу свивки прядей различают канаты типа ЛК с линейным касанием проволок между слоями (рис.), типа ТК с точечным касанием проволок (рис.), типа ТЛК с комбинированным точечно-линейным касанием.
По материалу сердечника канаты бывают с органическим сердечником из растительных волокон (пенька, джут, кенаф, манила, сизарь), с металлическим сердечником из витых канатных проволок и с сердечником из искусственных волокон.
По направлению свивки канаты бывают правой и левой свивки. Канаты левой свивки обозначаются буквой Л.
По сочетанию направлений свивки элементов каната различают односторонней свивки, когда
Стальные канаты а — одинарной свивки; б – двойной свивки; в — односторонней свивки; г – крестовой свивки; д – измерение диаметра каната штангенциркулем; е – канат типа ЛК с линейным касанием; ж — канат типа ТК с точечным касанием проволок; 1 – проволоки; 2 – прядь; 3 – сердечник.
проволоки в прядях и пряди в канате свиваются в одном направлении и крестовой свивки, когда проволоки в прядях и пряди в канате свиваются в противоположном направлении. Канаты односторонней свивки обозначаются буквой О. Они более гибкие, меньше изнашиваются, но легко раскручиваются, особенно под нагрузкой.
По способу свивки канаты обозначают буквой Н — нераскручивающиеся (проволоки и пряди сохраняют свое положение после снятия концевых креплений каната) и буквой Р — раскручивающиеся.
По назначению канаты бывают грузолюдские (ГЛ.), грузовые (Г)
По виду покрытия проволок канаты различают: без покрытия; с тонким цинковым покрытием проволок (Ж); с толстым слоем покрытия для особо жестких условий эксплуатации (ОЖ); с покрытием проволок искусственным материалами (П).
В условном обозначении каната указываются технические характеристики и параметры.
Например: канат 16,5 — Г — 1 — Л — О — Р — 1770 ГОСТ 3077-80
Канат диаметром 16,5м, грузового назначения, марки 1, из проволоки без покрытия, левой односторонней свивки, раскручивающийся, нормальной точности, маркировочной группы 1770 Н/мм2 (180 кгс/мм2).
В пункте 2.19.3. Правил определено «При проектировании канатных стропов должны использоваться стальные канаты крестовой свивки по ГОСТ 3071, ГОСТ 3079, ГОСТ 2686, ГОСТ 7668, ГОСТ 7669».
Применяют канаты обычно стальные канаты типа ТК, ЛК, ТЛК, состоящие из шести прядей изготовленных из проволоки первого сорта с числом проволок в каждой пряди 19, 37 и 61. Их обозначают:
6 * 19 = 114 + 1 о.с., (1 + 6 + 12) + 1 о.с.;
6 * 37 = 222 + 1 о.с., (1 + 6 + 12 + 18) + 1 о.с.;
6 * 61 = 366 + 1 о.с., (1 + 6 + 12 + 18 + 24) + 1 о. с.
Расшифровывается следующим образом: 6 — число прядей в канате; 19, 37 и 61 — число проволок в каждой пряди; 1 О.С. — один органический сердечник. Органические сердечники бывают пеньковые, из нейлона, капрона и перлона. Хорошо пропитанный смазкой пеньковый сердечник служит резервуаром для смазывания прядей каната в процессе его использования и предохраняет от коррозии.
При подборе каната особое значение имеет его разрывное усилие, т. е. предельная нагрузка, при которой наступает разрыв каната. Разрывное усилие зависит от прочности проволок составляющих канат. Должен также учитываться коэффициент запаса прочности, который определяют как отношение разрывного усилия каната в целом к наибольшей рабочей нагрузке. Этот коэффициент показывает, во сколько раз следует уменьшить нагрузку на канат по сравнению с предельной нагрузкой (разрывным усилием), чтобы эксплуатация каната была полностью безопасной.
Наименьшие допускаемые коэффициенты запаса прочности канатов и цепей определены в Правилах (ст. 2.19). Для отдельной ветви стропа из стального каната равен 6, для стропов, ветви которых изготавливают из пеньковых, хлопчатобумажных или синтетических материалов коэффициент равен 8, а для цепей он должен быть не менее 4.
С завода изготовителя канаты принимаются партиями. Ее оформляют документом — паспортом, который содержит необходимую техническую и справочную информацию. Канаты снабжаются сертификатом или свидетельством о его испытании.
Эксплуатация стальных канатов
Для повышения долговечности и надежности канатов должны быть исключены возможность спадания их с блоков и барабанов, смещение за установленные габариты и перетирание их вследствие соприкосновения с элементами конструкции или с другими канатами.
Канаты грузоподъемных машин, транспортирующих расплавленный металл, необходимо защищать от непосредственного воздействия теплоты и брызг металла, устанавливая отражающие кожухи. Преждевременный износ канатов и их повреждения могут происходить в результате неправильного выбора конструкции каната, типа и направления свивки (см. типы свивки), неправильной навивки на барабан, неправильного выбора соотношения диаметров каната и барабана или блока, профиля и размера ручья блока и канавок барабана, перегрузок, чрезмерных динамических воздействий на канат, абразивного износа и коррозии.
При выборе каната надо иметь в виду, что если он свит из толстых проволок, то имеет повышенную жесткость, но хорошо сопротивляется абразивному износу. С уменьшением диаметра проволок увеличивается гибкость каната, но одновременно возрастает и износ проволок, уменьшается его структурная прочность (особенно при многослойной навивке), сокращается срок службы.
Типы тросов BEST-Крепёж
Все тросы (или канаты) из коррозионно-стойких сталей А2 и А4 по ГОСТ ISO 3506-2014, которые поставляет компания BEST-Крепёж, имеют правое крестовое направление свивки.
Что это значит и на какие ещё типы подразделяются тросы?
Давайте разберёмся вместе.
Классификация тросов по количеству прядей.
По количеству прядей отличают канаты одинарной свивки, двойной свивки, тройной и т.д.
Тросы одинарной свивки сделаны из отдельных проволок, свитых в одном направлении.
Тросы двойной свивки сделаны из прядей, каждая из которых представляет собой канаты одинарной свивки.
Тросы тройной свивки состоят из прядей, представляющих собой канаты двойной свивки.
И т.д.
Классификация тросов по направлению свивки.
Стальные канаты производят с одним из двух возможных направлений свивки – с правым или с левым:
При правом направлении свивки трос состоит из центральной проволоки, вокруг которой навиваются в один или несколько слоёв остальные проволоки снизу слева – наверх направо.
При левом направлении свивки всё наоборот, вокруг центральной стальной нити навиваются остальные нити в один или несколько слоёв снизу справа – наверх налево.
Классификация тросов по сочетанию направления нитей в прядях и свивки прядей в канатах.
В зависимости от направления нитей в прядях и от положения самих прядей в канатах их разделяют на тросы односторонней или крестовой свивки.
При односторонней свивке (sS или zZ)* совпадают направления проволок в прядях и прядей в канате.
При крестовой свивке (sZ или zS)* – эти направления противоположные.
* по EN 12385-2:2002+A1:2008 направление свивки тросов обозначается большими и маленькими латинскими буквами s(S) и z(Z):
— первая буква, всегда строчная (маленькая), указывает направление свивки наружных проволок пряди;
— вторая буква, всегда заглавная (большая) – направление свивки прядей каната;
— s(S) – левая свивка;
— z(Z) – правая свивка.
Эти буквы довольно наглядно отражают визуальное отличие конструкций тросов различных направлений свивки, что хорошо заметно на приложенной схеме.
При относительно большей гибкости и немного большей износостойкости по сравнению с канатами крестовой свивки, канаты односторонней свивки имеют ряд существенных недостатков. Они в значительной степени склонны к раскручиванию. Поэтому сращивание, заплётка и эксплуатация таких тросов требуют специальных навыков. В дополнение к этому канаты односторонней свивки нельзя использовать для вертикального подъёма грузов без специальных направляющих приспособлений [1].
Способы намотки тросов на барабан.
Механизмы для грузоподъемных операций, в составе которых используют стальные тросы, как правило, снабжены тяговыми барабанами, к которым прикрепляется один или оба конца каната. Намотка каната на барабан при этом осуществляется в один или несколько слоёв, исходя из области применения и устройства грузоподъемного механизма. В таких случаях наиболее часто используют спиральную послойную навивку троса, при которой отдельные, спирально расположенные ветви каната, плотно и равномерно укладываются на поверхность барабана. Реже встречается многослойная навивка, когда трос равномерно укладывается на ранее намотанные слои.
Способ укладки на барабан существенно влияет на деформацию кручения, возникающую в канате. При многослойной навивке направление укладки чередуется в нарастающих слоях и при неправильной намотке может привести к ненужным деформациям троса.
Поэтому для снижения деформаций троса при намотке на барабан направление укладки следует выбирать из условия правильной навивки первого слоя.
Направление требуемой свивки каната несложно определять по правилу руки:
Для этой цели правую или левую руку необходимо расположить ладонью к барабану. Направление, указываемое большим пальцем руки, отставленным под 90° относительно других пальцев, должно совпадать с направлением движения наматываемого каната к барабану. Остальные пальцы руки должны указывать направление, в котором прибавляются витки на вращающемся барабане. Требуемое направление свивки каната будет одноименным с рукой, пальцы которой совпали с указанными направлениями. [2]
Ассортимент тросов компании BEST-Крепёж из коррозионно-стойких сталей А2 и А4.
Все типоразмеры тросов стальных нержавеющих из ассортимента нашей компании изготавливают из проволок одинакового диаметра в каждом канате. Примечательно, что в таком случае количество проволок в прядях – не произвольное, а подчиняется строму геометрическому закону. Так, вокруг центральной проволоки можно уложить в пряди только по 6 проволок того же диаметра. Каждый последующий слой будет прибавлять по 6 проволок, т.к. на каждую нить предыдущего слоя будут укладываться 2 нити последующего слоя:
Жесткие тросы ART 8378 с плетением 1х19
(аналоги: ГОСТ 306З-80, DIN 3053, DIN EN 12385-10, ISO-2408)
состоят из: 1 центральной проволоки,
6 проволок первого слоя и 12 проволок второго слоя: 1 + 6 + 12 = 19 проволок
Тросы средней жесткости ART 8379 с плетением 7х7
(аналоги: ГОСТ 3066-80, DIN 3055 (SE), DIN EN 12385-4, ISO-2408)
состоят из: 1 центральной пряди с конструкцией 1х7(1+6)
и 1 слоя из 6 прядей с конструкцией 6х7(1+6): 1х7(1+6) + 6х7(1+6) = 49 проволок
Мягкие тросы ART 8382 с плетением 7Х19
(аналоги: ГОСТ 3067, DIN 3060 (SE), DIN EN 12385-4, ISO-2408)
состоят из: 1 центральной пряди с конструкцией 1х19(1+6+12)
и 1 слоя из 6 прядей с конструкцией 6х19(1+6+12): 1х19(1+6+12) + 6х19(1+6+12) = 133 проволоки
Нормативные рекомендации по применению тросов.
Жесткие тросы с плетением 1х19 и тросы средней жесткости с плетением 7Х7 при минимальном диаметре и весе обладают наибольшей прочностью и не склонны к вытягиванию под нагрузкой.
Именно поэтому такие канаты повсеместно применяются для ограждающих конструкций, расчалок (растяжек), вантовых конструкций, леерных ограждений, стоячего такелажа яхт, то есть в условиях статического и квазистатического нагружения.
Мягкие тросы с плетением 7Х19 являются наиболее прочными из всех гибких тросов.
Их применяют в изготовлении элементов бегучего такелажа, в которых помимо прочности важна небольшая вытяжка троса под нагрузкой. К несомненным преимуществам такого каната можно отнести возможность заделки огонов и наличие металлического сердечника, благодаря которому трос не сминается в канавке шкива и может навиваться на гладкий барабан (без канавок) лебедки в несколько слоев.
Отечественный стандарт ГОСТ 3067-88 на тросы конструкции 6х19+1х19 (7х19) не допускает применение таких изделий на грузоподъемных кранах. Так как канаты такой конструкции обладают не очень высоким эксплуатационным ресурсом в напряженных условиях эксплуатации.
Однако мягкие тросы с конструкцией 7х19 допускается использовать на подъёмных механизмах неответственного назначения, таких как электрические и ручные тали, работающие в неинтенсивном режиме.
Износ стального каната
Чтобы уменьшить износ каната и предохранить его от повреждений, при хранении и эксплуатации канаты покрывают защитной смазкой. Обычно в качестве смазочного материала применяют канатные смазки 39у и торсиол 35, а для канатов особо ответственных механизмов — торсиол 55. Эти виды смазок обладают хорошей адгезией, не снимаются при эксплуатации, проникают к центру каната и прядей, обладают способностью покрывать поверхность каната тонкой пленкой и быстро застывать, не испаряются и не затвердевают со временем, не содержат щелочей, кислот и других элементов, вызывающих коррозию.
Норма износа каната определяется числом оборванных проволок в наружных слоях прядей на длине одного шага свивки и устанавливается по правилам Госгортехнадзора. При превышении норм канат должен быть забракован и заменен. Число оборванных проволок определяют либо методом визуального контроля, либо с применением электромагнитного дефектоскопа, принцип работы которого основан на местном намагничивании каната посредством создания специальным прибором продольного магнитного поля. При изменении сечения каната (например, вследствие обрыва проволок) образуется поток рассеивания, возбуждающий в измерительной катушке электродвижущую силу, регистрируемую прибором. Измерительная катушка устроена таким образом, что воспринимает только радиальную составляющую интенсивности магнитного поля. В большинстве устройств применяется несколько измерительных катушек или полукатушек, что позволяет определять глубину расположения дефекта внутри каната. Метод электромагнитного контроля позволяет обнаружить и скрытые дефекты: разрывы и надломы отдельных проволок, коррозию и так далее.
Параметр №2 -Количество прядей в канате.
Импортные канаты бывают:
- многопрядные;
- 6-ти прядные;
- 8-и прядные;
- 9-ти и 10-ти прядные.
В многопрядных канатах прядь состоит из небольшого количества проволок (как правило 7 проволок). Но при этом сам канат имеет большое количество прядей (18-35).
Так же многопрядный канат может быть крутящимся и некрутящимся. В некрутящемся канате направление свивки слоев прядей меняется на противоположное.
Маркируются многопрядные канаты, например, так: 18*7, 18*7, 32*7(k)
. Буква
«k»
означает, что наружный слой проволок в пряди компактный. В такой конструкции каната пряди перед скруткой в канат прокатывают роликами до получения круглого сечения пряди. Наружные проволоки пряди становятся похожи на пластины. Отсюда и берётся второе название каната с индексом
«k» — пластинчатый.
Многопрядный канат отлично подходит, если на кранах используется многоблочный (больше 3-х блоков) полиспаст. Некрутящийся канат рекомендуется устанавливать на краны с вращающейся крюковой подвеской. Некрутящийся канат возможно заменить на крутящийся при соблюдении нескольких параметров:
- Длина каната должна быть более 100 метров.
- Стоит принимать во внимание, что фактическая рабочая нагрузка падает на 25-35%.
6- 8- 9- 10- прядные канаты как правило либо малокрутящиеся, либо крутящиеся. Данные канаты имеют небольшое количество прядей, но при этом сами пряди имеют достаточно сложное строение.
Такие канаты предназначены:
- для работы на крановых установках, в которых присутствует небольшое количество блоков, либо они достаточно крупные;
- на горно-шахтных установках, либо на строительных люльках и лебедках.
